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．用氧化還原滴定法測定TiO₂的質量分數操作如下：首先在一定條件下，把TiO₂溶解并轉化為Ti³⁺，再用NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液滴定Ti³⁺至全部轉化成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

取少量最后一次水洗液，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的目的是

抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解

；配制溶液使用的儀器除天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、量筒外，還需要如圖中的

ac

（填字母代號）．
（4）該滴定操作所用到的指示劑是

KSCN溶液

，滴定終點的現象是

溶液變為紅色，且半分鐘不褪色

（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^-1NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液V mL，則TiO₂質量分數為

cVM

1000W

或

cVM

10W

%

．

Answer 1

分析：（1）根據反應物和生成物結合質量守恒定律來書寫化學方程式；
（2）溶液中生成TiO₂?xH₂O沉淀，固體具有較強的吸附能力，會吸附溶液中的Cl^-離子，可通過檢驗Cl^-離子的方法檢驗沉淀是否被洗凈；
（3）鐵離子易水解，配制溶液時先加一些硫酸，使溶液呈酸性，抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解，配制一定物質的量濃度的溶液所需要的儀器可根據具體的操作步驟選擇；
（4）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
（5）根據得失電子守恒：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，以此進行計算．

解答：解析：（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）溶液中生成TiO₂?xH₂O沉淀，固體具有較強的吸附能力，會吸附溶液中的Cl^-離子，可通過檢驗Cl^-離子的方法檢驗沉淀是否被洗凈，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，故答案為：取少量最后一次水洗液，滴加AgNO₃溶液，不產生白色沉淀，說明Cl^-已除凈；
（3）鐵離子易水解，配制溶液時先加一些硫酸，使溶液呈酸性，抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解，配制一定物質的量濃度的溶液，配制溶液使用的儀器除天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、量筒、容量瓶和膠頭滴管等，故答案為：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解，a c；
（4）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，故答案為：KSCN溶液；溶液變為紅色，且半分鐘不褪色；
（5）根據得失電子守恒，有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，其質量分數為

cVM

1000W

或

cVM

10W

%．
故答案為：

cVM

1000W

或

cVM

10W

%．

點評：本題是圍繞化學實驗設計的綜合性試題，主要考點有：化學方程式配平、沉淀的洗滌，和溶液的配制、滴定操作及質量分數的計算等．