Question

10．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•x H₂O，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•x H₂O的化學方程式為TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl．
（2）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、量簡外，還需要圖中的ac（填字母代號）．
（3）滴定終點的現象是溶液變為紅色．
（4）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$\frac{cVM}{1000w}$（或 $\frac{cVM}{10w}$%）．
（5）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）根據物質的性質和質量守恒定律書寫化學方程式；
（2）NH₄Fe（SO₄）₂易水解，故需加入一定量的稀硫酸抑制水解；配制一定物質的量濃度的溶液，還需要容量瓶和膠頭滴管；
（3）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；
（4）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：$\frac{cVM}{1000W}$（或 $\frac{cvM}{10W}$%）；
（5）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，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），反應的化學方程式為：TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
（2）NH₄Fe（SO₄）₂易水解，故需加入一定量的稀硫酸抑制水解；配制一定物質的量濃度的溶液，還需要容量瓶和膠頭滴管，則還需要ac，
故答案為：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；ac；
（3）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；
（4）根據得失電子守恒，有：Ti³⁺～Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，其質量分數為：$\frac{cV×1{0}^{-3}mol×Mg/mol}{wg}$=$\frac{cVM}{1000w}$（或 $\frac{cVM}{10w}$%），
故答案為：$\frac{cVM}{1000w}$（或 $\frac{cVM}{10w}$%）；
（5）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，故答案為：偏高；
②若在滴定終點讀取滴定管刻度時，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 本題考查物質的制備、檢驗和滴定方法，題目難度中等，注意掌握化學基本實驗基本操作方法，明確中和滴定操作方法及誤差分析方法，試題側重考查學生的分析、理解能力及化學實驗、化學計算能力．