Question

17．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TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl．
（2）檢驗TiO₂•xH₂O中Cl-是否被除凈的方法是取少量水洗液，滴加AgNO₃溶液，不產生白色沉淀，說明Cl^-已除凈．
（3）配制NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液時，加入一定量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，還需要圖中的ac（填字母代號）．
（4）滴定終點的現象是溶液變為紅色．
（5）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^-1 NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液V mL，則TiO₂質量分數表達式為$\frac{CVM}{1000w}$×100%．
（6）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，使測定結果偏高．
②若在滴定終點讀取滴定管刻度時，俯視標準液液面，使測定結果偏低．

Answer 1

分析 （1）TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O和氯化氫，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）鐵離子水解易使配制溶液變渾濁，應加對應酸抑制水解，依據配制溶液實驗過程和步驟分析，需要的儀器一定使用容量瓶和膠頭滴管；
（4）用NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺，鐵離子變化為亞鐵離子，因為是用KSCN作指示劑，終點時NH₄Fe（SO₄）₂不再反應，滴入最后一滴會生成血紅色的Fe（SCN）₃；
（5）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；
（6）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）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）鐵離子水解易使配制溶液變渾濁，應加對應酸抑制水解應抑制水解，不引入雜質，所以加硫酸抑制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，還需容量瓶和膠頭滴管，故選ac；
故答案為：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；ac；
（4）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，所以滴入最后一滴NH₄Fe（SO₄）₂，溶液會生成血紅色的Fe（SCN）₃，溶液會變成紅色；
故答案為：溶液變為紅色；
（5）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=$\frac{CV×1{0}^{-3}mol×Mg/mol}{wg}$×100%=$\frac{CVM}{1000w}$×100%；
故答案為：$\frac{CVM}{1000w}$×100%；
（6）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，故答案為：偏高；
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．