Question

【題目】二氧化鈦被認為是現(xiàn)今世界上性能最好的一種白色顏料。同時它有較好的紫外線掩蔽作用，超細的二氧化鈦粉末也被加入到防曬膏中制成防曬化妝品�，F(xiàn)在某實驗小組按照下面的流程來合成納米二氧化鈦。

實驗機理： TiOSO4+2NH3H2O = TiO(OH)2↓+(NH4)2SO4

信息提示：①鈦元素化合物的性質(zhì)和鋁有一定的相似性。TiO2具有兩性，Ti(OH)4不穩(wěn)定，容易失去一分子水形成TiO(OH)2。

②鈦的原子量： 48

③濃氨水的密度：0.91g cm-3

（1）灼燒時用到的硅酸鹽容器是_______。

（2）下列說法正確的是_______。

A． 為了加快反應(yīng)速率，可以用氫氧化鈉溶液代替濃氨水

B． 為了提高產(chǎn)率，反應(yīng)容器需要用濾液洗

C． 為了防止抽濾時濾紙破裂，抽濾時可以使用兩層濾紙

D． 為了加快干燥的速率，干燥時可以用小火加熱

E． 灼燒后需要冷卻到室溫，稱量一次所得數(shù)值即為 TiO2的質(zhì)量

（3）為了使實驗過程中盡可能的減少環(huán)境污染，同時要注意操作的安全性， 請你指出該反應(yīng)裝置圖中的需要改進之處(指出兩處即可)_____________。

（4）反應(yīng)后的白色粘稠混合液經(jīng)過抽濾、洗滌可以得到白色濾餅。如何證明白色濾餅已經(jīng)洗干凈了呢？_____。

（5）焙燒后有時會有少量的TiO2殘留在容器中無法去除，我們可以用NaOH溶液將殘留的TiO2洗干凈。請你用化學(xué)方程式表示該洗滌原理___________。

（6）最后稱得納米 TiO2 的質(zhì)量是a 克，請你計算用該方法制備 TiO2的產(chǎn)率________。

Answer 1

【答案】 坩堝 BCD ①將分液漏斗改成恒壓漏斗，避免玻璃塞打開時濃氨水揮發(fā)污染環(huán)境；②因為三頸燒瓶里面有磁子，所以溫度計放在外面可以避免被打碎。(溫度計測水浴的溫度，所以應(yīng)該放在外面。)所以干燥管里放 P2O5 或無水氯化鈣用于吸收氨氣 取最后一次洗滌液，滴加 BaCl2 溶液，若出現(xiàn)白色渾濁，說明沉淀還沒有洗干凈；若沒有白色渾濁，說明沉淀已經(jīng)洗干凈了 TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O a/5

【解析】（1）黏土主要成分是硅酸鹽，坩堝是由黏土燒制而成；正確答案：坩堝。

（2）根據(jù)題給信息鈦元素化合物的性質(zhì)和鋁有一定的相似性，可知氫氧化鈦能夠溶于強堿，不溶于弱堿，所以不能用氫氧化鈉溶液代替濃氨水，A錯誤；反應(yīng)容器需要用濾液洗，減少生成的損失，提高了產(chǎn)率，B正確；為了防止抽濾時濾紙破裂，抽濾時可以使用兩層濾紙，防止濾紙被弄破，C正確；干燥時可以用小火加熱，可以使水分揮發(fā)完全，防止氫氧化鈦的分解，加快干燥的速率，D正確； 灼燒后需要冷卻到室溫，至少稱量2次，所得數(shù)值誤差相差不到0.1克，即為 TiO2的質(zhì)量，E錯誤；正確選項BCD。

（3）從減少環(huán)境污染角度分析，將分液漏斗改成恒壓漏斗，避免玻璃塞打開時濃氨水揮發(fā)污染環(huán)境，同時干燥管里放 P2O5 或無水氯化鈣用于吸收氨氣；從操作的安全性角度分析，因為三頸燒瓶里面有磁子，所以溫度計放在外面可以避免被打碎；正確答案：①將分液漏斗改成恒壓漏斗，避免玻璃塞打開時濃氨水揮發(fā)污染環(huán)境；②因為三頸燒瓶里面有磁子，所以溫度計放在外面可以避免被打碎。(溫度計測水浴的溫度，所以應(yīng)該放在外面。)所以干燥管里放 P2O5 或無水氯化鈣用于吸收氨氣。

（4）檢驗白色濾餅固體中是否附著有硫酸根離子（用稀鹽酸和氯化鋇溶液），如果檢驗不出硫酸根離子，證明白色濾餅已經(jīng)洗干凈；正確答案：取最后一次洗滌液，滴加 BaCl2 溶液，若出現(xiàn)白色渾濁，說明沉淀還沒有洗干凈；若沒有白色渾濁，說明沉淀已經(jīng)洗干凈了。

（5）TiO2具有兩性，能夠與強堿溶液反應(yīng)生成可溶性的鈦酸鈉，化學(xué)方程式為：TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O；正確答案：TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O 。

（6）根據(jù)鈦元素守恒規(guī)律：理論上TiOSO4→TiO2，鈦元素沒有損失，根據(jù)題意可知n(TiOSO4)=10/160mol, n(TiO2)= 10/160mol,m(TiO2)=(10÷160)×80=5g,據(jù)題意最后稱得納米 TiO2 的質(zhì)量是a 克，TiO2的產(chǎn)率為a/5×100%=20a%；正確答案：20a%或a/5。