Question

【題目】納米TiO2是一種重要的光催化劑。以鈦酸酯Ti(OR)4為原料制備納米TiO2的步驟如下：

①組裝裝置如圖所示，保持溫度約為65℃，先將30mL鈦酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]加入盛有無水乙醇的三頸燒瓶，再加入3mL乙酰丙酮，充分?jǐn)嚢瑁?/span>

②將含水20%的乙醇溶液緩慢滴入三頸燒瓶中，得到二氧化鈦溶膠；

③將二氧化鈦溶膠干燥得到二氧化鈦凝膠，灼燒凝膠得到納米TiO2。

已知：鈦酸四丁酯能溶于除酮類物質(zhì)以外的大部分有機溶劑，遇水劇烈水解；Ti(OH)4不穩(wěn)定，易脫水生成TiO2。回答下列問題：

（1）儀器a的名稱是__，冷凝管的作用是__。

（2）加入的乙酰丙酮可以減慢水解反應(yīng)的速率，其原理可能是__(填字母)。

A.增加反應(yīng)的焓變

B.增大反應(yīng)的活化能

C.減小反應(yīng)的焓變

D.降低反應(yīng)的活化能

制備過程中，減慢水解反應(yīng)速率的措施還有_。

（3）步驟②中制備二氧化鈦溶膠的化學(xué)方程式為__。如圖所示實驗裝置中，可用于灼燒二氧化鈦凝膠的是__(填字母)。

（4）測定樣品中TiO2純度的方法是：精確稱取0.2000g樣品放入錐形瓶中，加入硫酸和硫酸銨的混合溶液，加強熱使其溶解。冷卻后，加入一定量稀鹽酸得到含TiO2+的溶液。加入金屬鋁，將TiO2+全部轉(zhuǎn)化為Ti3+。待過量的金屬鋁完全溶解并冷卻后，加入指示劑，用0.1000mol·L-1NH4Fe(SO4)2溶液滴定至終點。重復(fù)操作2次，消耗0.1000mol·L-1NH4Fe(SO4)2溶液的平均值為20.00mL(已知：Ti3++Fe3++H2O=TiO2++Fe2++2H+)。

①加入金屬鋁的作用除了還原TiO2+外，另一個作用是__。

②滴定時所用的指示劑為__(填字母)。

a.酚酞溶液 b.KSCN溶液 c.KMnO4溶液 d.淀粉溶液

③樣品中TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__%。(Ti相對分子質(zhì)量為48)

Answer 1

【答案】溫度計 冷凝回流 B 用含水20%的乙醇溶液代替水，緩慢滴加 Ti(OC4H9)4+2H2O=TiO2+4C4H9OH a 與酸反應(yīng)生成氫氣，形成氫氣氛圍，防止Ti3+在空氣中被氧化 b 80

【解析】

以鈦酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]為原料，在三頸燒瓶中反應(yīng)可得到二氧化鈦溶膠，再經(jīng)過干燥、灼燒即可得納米TiO2。

（1）由裝置圖可知，儀器a為溫度計；冷凝管可起到冷凝回流的作用；

故答案為：溫度計：冷凝回流；

（2）加入催化劑，不能改變焓變（只與反應(yīng)的始末狀態(tài)有關(guān)），可降低或增大活化能，而該處減緩反應(yīng)速率，則增加活化能的作用，導(dǎo)致反應(yīng)速率減�。涣硗鉃闇p慢水解反應(yīng)速率，還可用含有20%的乙醇溶液代替水，緩慢滴加；

故答案為：B；用含水20%的乙醇溶液代替水，緩慢滴加；

（3）Ti（OC4H9）4發(fā)生水解生成TiO2和丁醇，方程式為Ti（OC4H9）4+2H2O=TiO2+4C4H9OH；灼燒二氧化鈦凝膠，應(yīng)在坩堝中進(jìn)行；

故答案為：Ti（OC4H9）4+2H2O=TiO2+4C4H9OH；a；

（4）①加入鋁，可與TiO2+反應(yīng)生成Ti3+，與酸反應(yīng)生成氫氣，避免Ti3+被氧化；

②用NH4Fe（SO4）2溶液滴定，含有鐵離子，可用KSCN做指示劑，滴定終點溶液顏色變?yōu)榧t色；

③根據(jù)方程式可得關(guān)系式TiO2～Ti3+～Fe3+～NH4Fe（SO4）2，n（NH4Fe（SO4）2）=0.1000molL-l×0.02L=0.002mol，則n（TiO2）=0.00200mol，m（TiO2）=0.00200mol×80g/mol=0.16g00，則質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ；

故答案為：與酸反應(yīng)生成氫氣，形成氫氣氛圍，防止Ti3+在空氣中被氧化； b；80。