Question

納米TiO₂在涂料、光催化、化妝品等領域有著極其廣泛的應用．
制備納米TiO₂的方法之一是TiCl₄水解生成TiO₂?xH₂O，經過濾、水洗除去其中的Cl^-，再烘干、焙燒除去水分得到粉體TiO₂．用現代分析儀器測定TiO₂粒子的大小．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⁺．

請回答下列問題：
（1）TiCl₄水解生成TiO₂?xH₂O的化學方程式為

 

．
（2）檢驗TiO₂?xH₂O中Cl^-是否被除凈的方法是

 

．
（3）下列可用于測定TiO₂粒子大小的方法是

 

（填字母代號）．
a．核磁共振法　　　 b．紅外光譜法　　　 c．質譜法　　　 d．透射電子顯微鏡法
（4）配制NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液時，加入一定量H₂SO₄的原因是

 

；使用的儀器除天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、量簡外，還需圖中的

 

（填字母代號）．
（5）滴定終點的現象是

 

．
（6）滴定分析時，稱取TiO₂（摩爾質量為M g?mol^-1）試樣w g，消耗c mol?L^-1NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液V mL，則TiO₂質量分數表達式為

 

．
（7）判斷下列操作對TiO₂質量分數測定結果的影響（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）
①若在配制標準溶液過程中，燒杯中的NH₄Fe（SO₄）₂溶液有少量濺出，使測定結果

 

．若在配制標準溶液過程中，俯視定容，使測定結果

 

．
②若在滴定終點讀取滴定管刻度時，俯視標準液液面，使測定結果

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量,物質的分離、提純的基本方法選擇與應用,物質的檢驗和鑒別的基本方法選擇及應用,中和滴定

專題：化學實驗基本操作

分析：（1）根據物質的性質和質量守恒定律書寫化學方程式；
（2）檢驗沉淀是否洗凈的方法是，取少量洗滌液，檢驗溶液中溶解的離子是否還存在氯離子；
（3）透射電子顯微鏡法可測定TiO₂粒子大小；
（4）鐵離子水解，應抑制水解，配制溶液一定使用容量瓶和膠頭滴管；
（5）因為是用KSCN作指示劑，終點時NH₄Fe（SO₄）₂不再反應，生成血紅色的Fe（SCN）₃；
（6）根據得失電子守恒，有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，據此計算其質量分數為；
（7）①NH₄Fe（SO₄）₂溶液濺出，其物質的量濃度減小，消耗的體積增大，百分含量偏大；
②若終點俯視滴定管，讀取的體積比實際消耗的體積偏小，質量分數偏小．

解答： 解：（1）1）設TiCl₄的系數為1，根據元素守恒，TiO₂?xH₂O的系數為1，HCl的系數為4；再根據O元素守恒，可知H₂O的系數為（2+x），反應為TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂?xH₂O↓+4HCl，故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂?xH₂O↓+4HCl；
（2）沉淀吸附溶液中的Cl^-，根據發生反應：Cl^-+Ag⁺═AgCl↓，取少量洗滌液，檢驗溶液中溶解的離子是否還存在，
故答案為：取少量水洗液，滴加AgNO₃溶液，不產生白色沉淀，說明Cl^-已除凈；
（3）a、b用于測定有機物分子結構，c用于測定相對分子質量，只有d可用于測定TiO₂粒子大小，故答案為：d；
（4）鐵離子水解，應抑制水解，不引入雜質，則加硫酸抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解，配制溶液用的儀器除天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、量簡外，還需ac，
故答案為：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；ac；
（5）Fe³⁺與Ti³⁺反應，被還原為Fe²⁺，加入KSCN不顯紅色，當達到滴定終點時，再加入NH₄Fe（SO₄）₂，溶液中Fe³⁺過量，會變成紅色，
故答案為：溶液變為紅色；
（6）根據得失電子守恒，有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，其質量分數為

CVM

1000w

或

cVM

10w

%，
故答案為：

CVM

1000w

或

cVM

10w

%；
（7）①NH₄Fe（SO₄）₂溶液濺出，其物質的量濃度減小，消耗的體積增大，則測定結果中百分含量偏高；在配制標準溶液過程中，俯視定容，體積偏小，
其物質的量濃度偏大，消耗的體積減小，則測定結果中百分含量偏低，
故答案為：偏高；偏低；
②若終點俯視滴定管，讀取的體積比實際消耗的體積偏小，質量分數偏小，故答案為：偏低．

點評：本題考查物質含量的探究性實驗，涉及基本操作、離子檢驗和氧化還原滴定等，把握水解原理、氧化還原滴定法原理為解答的關鍵，側重分析能力及遷移應用能力的考查，注意對實驗原理的理解與對基本操作的掌握，題目難度中等．