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?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______．
（2）檢驗TiO₂?x H₂O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，還需要圖中的______（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^-1 NH₄Fe（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______．
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

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），
故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂O TiO₂?xH₂O↓+4HCl；
（2）沉淀吸附溶液中的Cl^-，根據F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）核磁共振譜用于測有機物中含有多少種氫原子；紅外光譜分析有機物含有何種化學鍵和官能團；質譜法常用于測有機物相對分子質量；透射電子顯微鏡可以觀察到微粒的大小，
故答案為：d；
（4）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，故答案為：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；a、c；
（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，其質量分數為為：（或%），故答案為：（或%）；
（7）NH₄Fe（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；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：偏高；偏低．
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；
（3）根據各種方法的原理和用途回答；
（4）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；
（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，其質量分數為為：（或%）；
（7）NH₄Fe（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；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．
點評：本題考查制備、檢驗和滴定方法，屬實驗問題，注意基本實驗操作方法，具有一定的難度．