Question

TiO₂在很多領域有著廣泛的應用前景．
（1）制備TiO₂的常見方法：將TiCl₄水解產(chǎn)物加熱脫水生成TiO₂．已知常溫下Ti（OH）₄的K_sp=7.94×10^-54，測得TiCl₄水解后溶液的pH=2，則此時溶液中c（Ti⁴⁺）=

 

．
（2）制備納米TiO₂的方法：以N₂為載體，用鈦醇鹽Ti（OR）₄和水蒸氣反應生成Ti（OH）₄，再控制溫度生成納米TiO₂．溫度控制不當會使產(chǎn)物含結(jié)晶水，測定產(chǎn)物aTiO₂?bH₂O組成的方法如下：
步驟一：取樣品2.010g，在酸性條件下充分溶解，并用適量鋁將TiO²⁺還原為Ti³⁺，過濾并洗滌，將所得濾液和洗滌液合并注入250mL容量瓶，并用稀硫酸定容，得待測液．
步驟二：取待測液25.00mL于錐形瓶中，加幾滴KSCN溶液作指示劑，用0.1000mol?L^-1NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液滴定，將Ti³⁺氧化為TiO²⁺．重復滴定2次．滴定所得的相關(guān)數(shù)據(jù)如表：

滴定 序號	待測液體積/mL	NH4Fe（SO4）2標準溶液 滴定管起點讀數(shù)/mL	NH4Fe（SO4）2標準溶液 滴定管終點讀數(shù)/mL
1	25.00	0.02	24.02
2	25.00	0.08	24.06
3	25.00	0.12	24.14

①鈦醇鹽Ti（OR）₄和水蒸氣反應的化學方程式為

 

．
②步驟一中用稀硫酸而不用水定容的原因是

 

．
③通過計算確定該樣品的組成

 

（寫計算過程）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)Ti（OH）₄的溶解平衡利用溶度積常數(shù)來解答；
（2）①根據(jù)題目信息以及原子守恒來分析；
②根據(jù)TiO²⁺和Ti³⁺發(fā)生水解溶液呈算性；
③先根據(jù)三次滴定消耗標準溶液的體積求出平均值，然后根據(jù)關(guān)系式TiO₂ ～NH₄Fe（SO₄）₂求出TiO₂ 的質(zhì)量，從而求出水的質(zhì)量，最終求出a：b；

解答：解：（1）測得TiCl₄水解后溶液的pH=2，所以溶液中的C（OH^-）=10^-12mol?L^-1，c（Ti⁴⁺）=

Ksp

C4(OH-)

=

7.94×10 -54

(10 -12)4

=7.94×10^-6 mol?L^-1，故答案為：7.94×10^-6 mol?L^-1；
（2）①鈦醇鹽Ti（OR）₄和水蒸氣反應生成Ti（OH）₄，根據(jù)原子守恒生成醇ROH，方程式為：Ti（OR）₄+4H₂O（g）

△   .

Ti（OH）₄+4ROH，
故答案為：Ti（OR）₄+4H₂O（g）

△   .

Ti（OH）₄+4ROH，
②TiO²⁺和Ti³⁺發(fā)生水解溶液呈酸性，步驟一中用稀硫酸而不用水定容的原因是抑制Ti³⁺（TiO²⁺）的水解，故答案為：Ti³⁺（TiO²⁺）的水解；
③三次滴定消耗標準溶液的平均值為24.00mL，
TiO₂ ～NH₄Fe（SO₄）₂
80g　　　　　　　　　　　　　　1mol
m（TiO₂）　　　　　　　0.02400L×0.1000 mol?L^-1×

250mL

25.00mL

m（TiO₂）=1.920g，則m（H₂O）=2.010g-1.920 g=0.090 g
所以a：b=

1.920g

80g?mol-1

：

0.090g

18g?mol-1

=24：5，該樣品的組成為24TiO₂?5H₂O，
故答案為：24TiO₂?5H₂O；

點評：本題主要以物質(zhì)的制備為背景，考查了可溶度積的計算、方程式的書寫和化學計算，難度不大，根據(jù)課本知識即可完成．