Question

13．納米材料TiO₂在涂料、光催化、化妝品等領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用．制備納米TiO₂的方法之一是TiCl₄在加熱條件下水解生成TiO₂•xH₂O，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、水洗除去其中的Cl^-，再經(jīng)烘干、焙燒除去水分，最后得到粉體TiO₂．
可用氧化還原滴定法測(cè)定粉體中TiO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；在一定條件下，將粉體溶解并將溶液中的Ti²⁺氧化為Ti³⁺，再以KSCN溶液作指示劑，用NH₄Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ti³⁺，至全部轉(zhuǎn)化成Ti⁴⁺．【注：NH₄Fe（SO₄）₂是一種復(fù)鹽，含有兩種陽(yáng)離子】．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O的化學(xué)方程式為TiCl₄+（x+2）H₂O=TiO₂•xH₂O↓+4HCl
（2）檢驗(yàn)TiO₂•xH₂O中Cl^-是否被洗凈的方法是取少量最后一次水洗液，滴加AgNO₃溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明Cl^-已除凈
（3）配制NH₄Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，加入一定量稀H₂SO₄的原因是抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解，使用的儀器除天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、量筒外，還需用到圖中的ac（填序號(hào)）．
（4）滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是當(dāng)最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液滴下，溶液變?yōu)榧t色，且半分鐘不褪色
（5）滴定分析時(shí)，稱取TiO₂（摩爾質(zhì)量為M g•mol^-1）粉體試樣w g，消耗V mL c mol•L^-1 NH₄Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液．則TiO₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為$\frac{cVM}{1000W}$或$\frac{cVM}{10W}$%．
（6）判斷下列操作對(duì)TiO₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果的影響（填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）
①若在配置標(biāo)準(zhǔn)溶液過(guò)程中，燒杯中的NH₄Fe（SO₄）₂溶液有少量濺出，使測(cè)定結(jié)果偏高．
②若在滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時(shí)，俯視標(biāo)準(zhǔn)液液面，時(shí)測(cè)定結(jié)果偏低．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物結(jié)合質(zhì)量守恒定律來(lái)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（2）溶液中生成TiO₂•xH₂O沉淀，固體具有較強(qiáng)的吸附能力，會(huì)吸附溶液中的Cl^-離子，可通過(guò)檢驗(yàn)Cl^-離子的方法檢驗(yàn)沉淀是否被洗凈；
（3）鐵離子易水解，配制溶液時(shí)先加一些硫酸，使溶液呈酸性，抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解，配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液所需要的儀器可根據(jù)具體的操作步驟選擇；
（4）因?yàn)槭怯肒SCN作指示劑，終點(diǎn)時(shí)NH₄Fe（SO₄）₂不再反應(yīng)，生成血紅色的Fe（SCN）₃；
（5）根據(jù)得失電子守恒：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，以此進(jìn)行計(jì)算；
（6）①NH₄Fe（SO₄）₂溶液濺出，其物質(zhì)的量濃度減小，消耗的體積增大，百分含量偏大；
②若終點(diǎn)俯視滴定管，讀取的體積比實(shí)際消耗的體積偏小，質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏�。�

解答 解：（1）設(shè)TiCl₄的系數(shù)為1，根據(jù)元素守恒，TiO₂•xH₂O的系數(shù)為1，HCl的系數(shù)為4；再根據(jù)O元素守恒，可知H₂O的系數(shù)為（2+x），化學(xué)反應(yīng)為TiCl₄+（x+2）H₂O=TiO₂•xH₂O↓+4HCl，
故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂O=TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
（2）溶液中生成TiO₂•xH₂O沉淀，固體具有較強(qiáng)的吸附能力，會(huì)吸附溶液中的Cl^-離子，可通過(guò)檢驗(yàn)Cl^-離子的方法檢驗(yàn)沉淀是否被洗凈，檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的方法是，取少量洗滌液，檢驗(yàn)溶液中溶解的離子是否還存在，
故答案為：取少量最后一次水洗液，滴加AgNO₃溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明Cl^-已除凈；
（3）鐵離子易水解，配制溶液時(shí)先加一些硫酸，使溶液呈酸性，抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解，配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，配制溶液使用的儀器除天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、量筒、容量瓶和膠頭滴管等，
故答案為：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；ac；
（4）因?yàn)槭怯肒SCN作指示劑，終點(diǎn)時(shí)NH₄Fe（SO₄）₂不再反應(yīng)，生成血紅色的Fe（SCN）₃，
故答案為：當(dāng)最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液滴下，溶液變?yōu)榧t色，且半分鐘不褪色；
（5）根據(jù)得失電子守恒，有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{cVM}{1000W}$或$\frac{cVM}{10W}$%，
故答案為：$\frac{cVM}{1000W}$或$\frac{cVM}{10W}$%；
（6）①NH₄Fe（SO₄）₂溶液濺出，其物質(zhì)的量濃度減小，消耗的體積增大，百分含量偏高，故答案為：偏高；
②若終點(diǎn)俯視滴定管，讀取的體積比實(shí)際消耗的體積偏小，質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，故答案為：偏低．

點(diǎn)評(píng) 本題是圍繞化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的綜合性試題，主要考點(diǎn)有：化學(xué)方程式配平、沉淀的洗滌，和溶液的配制、滴定操作及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算等，難度中等，答題時(shí)注意誤差分析的方法．