Question

【題目】2014年德美科學家因開發超分辨熒光顯微鏡獲諾貝爾化學獎，他們開創性的成就使光學顯微鏡分辨率步入了納米時代。

Ⅰ.制納米碳酸鈣：在濃CaCl2溶液中通入NH3和CO2可以制得納米級碳酸鈣。下圖所示A~E為實驗室常見的儀器裝置（部分固定夾持裝置略去），請根據要求回答問題。

（1）實驗室中若用濃氨水和生石灰制取并收集干燥的NH3，請選擇裝置并按氣流方向連接各儀器接口___________（填裝置接口順序）；若要制取并收集干燥的CO2，則需選用上述儀器裝置中的_____________（填裝置序號）。

（2）向濃CaCl2溶液中通入NH3和CO2氣體制納米級碳酸鈣時，應先通入的氣體是______，試寫出制納米級碳酸鈣的離子方程式____________________________________。

Ⅱ.納米TiO2在涂料、光催化、化妝品等領域有著極其廣泛的應用。

（3）制備納米TiO2：可將TiCl4水解產物經加熱脫水制得納米級TiO2。已知25℃時，Ksp[Ti(OH)4]=7.94×10-54，該溫度下測得TiCl4溶液的pH=3，則此時溶液中c(Ti4+)=______________。

（4）用氧化還原滴定法測定TiO2的質量分數：一定條件下，將TiO2溶解并還原為Ti3+，再以KSCN溶液作指示劑，用NH4Fe(SO4)2標準溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。配制NH4Fe(SO4)2標準溶液時，使用的儀器除天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、量筒外，還需要下圖中的______________（填字母代號）。

（5）滴定終點的現象是______________________________________________________。

（6）滴定分析時，稱取TiO2試樣1.80g，消耗0.400mol·L-1 NH4Fe(SO4)2標準溶液45.00mL，則試樣中TiO2的質量分數為______________________________。

Answer 1

【答案】 aefg(h) ACE NH3 Ca2++CO2+2NH3+H2O=CaCO3↓+2NH4+ 7.94×10-10 mol·L-1 ac 溶液變為紅色，且半分鐘內不變色 80%

【解析】試題分析：（1）實驗室制備純凈干燥氣體的裝置依次為：發生裝置、凈化和干燥裝置、收集裝置。實驗室制取氨氣采用濃氨水和生石灰不需加熱，應選A為發生裝置；生成物中含有水，氨氣溶于水顯堿性，應選擇堿石灰等固體干燥劑來吸收水蒸氣，固體干燥劑一般盛放在干燥管中，故選D；氨氣極易溶于水，且密度比空氣小，應采用向下排空氣法收集，故選E裝置，注意短進長出；注意干燥管的使用原則是大口進小口出；若要制取并收集干燥的CO2，裝置依次為：發生裝置、凈化和干燥裝置、收集裝置。實驗室制取二氧化碳采用碳酸鈣與鹽酸反應，應選用裝置A；干燥二氧化碳用濃硫酸，應選用裝置C；收集二氧化碳用向上排空氣法，選用裝置E；（2）根據氨氣極易溶于水，二氧化碳不易溶于水分析通入氣體的順序；二氧化碳能和氨水反應生成碳酸銨，碳酸銨和氯化鈣發生復分解反應生成碳酸鈣和氯化銨；（3）根據Ksp[Ti(OH)4]=7.94×10-54計算c(Ti4+)；（4）配制NH4Fe(SO4)2標準溶液時，使用的儀器有天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、量筒、容量瓶、膠頭滴管等；（5）達到滴定終點時，Fe3+不再被還原為Fe2+；（6）根據關系式TiO2 NH4Fe(SO4)2計算TiO2的質量分數；

解析：（1）實驗室制備純凈干燥氣體的裝置依次為：發生裝置、凈化和干燥裝置、收集裝置。實驗室制取氨氣用濃氨水和生石灰反應，不需加熱，應選A為發生裝置；生成物中含有水，氨氣溶于水顯堿性，應選擇堿石灰等固體干燥劑來吸收水蒸氣，固體干燥劑一般盛放在干燥管中，故選D；氨氣極易溶于水，且密度比空氣小，應采用向下排空氣法收集，故選E裝置，注意短進長出；注意干燥管的使用原則是大口進小口出；所以按氣流方向連接各儀器接口順序是aefg；若要制取并收集干燥的CO2，裝置依次為：發生裝置、凈化和干燥裝置、收集裝置。實驗室制取二氧化碳采用碳酸鈣與鹽酸反應，應選用裝置A；干燥二氧化碳用濃硫酸，應選用裝置C；收集二氧化碳用向上排空氣法，選用裝置E；所以需選用上述儀器裝置中的ACE；（2）氨氣極易溶于水，二氧化碳不易溶于水，氨氣溶于水生成氨水，溶液呈堿性，利于吸收更多的二氧化碳，提高納米級碳酸鈣的產量，所以應先通入氨氣；二氧化碳能和氨水反應生成碳酸銨，碳酸銨和氯化鈣發生復分解反應生成碳酸鈣和氯化銨，離子方程式是Ca2++CO2+2NH3+H2O=CaCO3↓+2NH4+ ；（3）TiCl4溶液的pH=3， ，Ksp[Ti(OH)4]=7.94×10-54，則 ，c(Ti4+)=7.94×10-10 mol·L-1；（4）配制NH4Fe(SO4)2標準溶液時，使用的儀器有天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、量筒、容量瓶、膠頭滴管等，故選ac；（5）達到滴定終點時，Fe3+不再被還原為Fe2+，所以滴定終點的現象是溶液變為紅色，且半分鐘內不變色；

（6）設TiO2的質量分數為a，

TiO2 NH4Fe(SO4)2 ；

80g 1mol

1.8ga 0.4mol·L-1

，a=0.8=80%。