Question

16．II、氧化還原滴定法實際生產中運用較為廣泛的方法．制備納米TiO₂的方法之一是TiCl₄在加熱條件下水解生成TiO₂•xH₂O，經過過濾、水洗除去其中的Cl^-，再經烘干、焙燒除去水分，最后得到粉體TiO₂．
可用氧化還原滴定法測定TiO₂的質量分數(shù)．在一定條件下，將粉體溶解并將溶液中的Ti^2-氧化為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⁺．【注：NH₄Fe（SO₄）₂是一種復鹽，含有兩種陽離子】．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）配制NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液時，加入一定量稀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，還需用到圖中的ac（填序號）

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）滴定終點的現(xiàn)象是：當?shù)稳胱詈笠坏蜰H₄Fe（SO₄）₂標準溶液時．
（4）滴定分析時，稱取TiO₂（摩爾質量為M g•mol^-1）粉體試樣wg，消耗v mlc mol•L^-1 NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液．則TiO₂質量分數(shù)表達式為$\frac{cVM}{10W}%$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)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；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）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(jù)得失電子守恒，有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，計算其質量分數(shù)．

解答 解：（1）設TiCl₄的系數(shù)為1，根據(jù)元素守恒，TiO₂•xH₂O的系數(shù)為1，HCl的系數(shù)為4；再根據(jù)O元素守恒，可知H₂O的系數(shù)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，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：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；ac；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）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，會變成紅色半分鐘內不變，
故答案為：溶液變?yōu)榧t色且半分鐘內不變；
（4）根據(jù)得失電子守恒，有：Ti³⁺～Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，其質量分數(shù)為：$\frac{cV×1{0}^{-3}mol×Mg/mol}{Wg}$×100%=$\frac{cVM}{10W}%$，
故答案為：$\frac{cVM}{10W}%$．

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．