纳米TiO2在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。
制备纳米TiO2的方法之一是TiCl4水解生成TiO2·xH2O,经过滤、水洗除去其中的Cl,再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2 。
用现代分析仪器测定TiO2粒子的大小。用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数:一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再以KSCN溶液作指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。
请回答下列问题:
⑴ TiCl4水解生成TiO2·xH2O的化学方程式为 ▲ 。
⑵ 检验TiO2·xH2O中Cl-是否被洗净的方法是 ▲ 。
⑶配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时,加入一定量H2SO4的原因是 ▲ ;使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外,还需要下图中的 ▲(填字母代号)。
⑷滴定终点的现象是 ▲ 。
⑸滴定分析时,称取TiO2(摩尔质量为M g·mol-1)试样w g,消耗c mol·L-1 NH4Fe(SO4)2标准溶液V mL,则TiO2质量分数表达式为 ▲ 。
⑹判断下列操作对TiO2质量分数测定结果的影响(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)
① 若在配制标准溶液过程中,烧杯中的NH4Fe(SO4)2溶液有少量溅出,使测定结果 ▲ 。
② 若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,使测定结果 ▲
聚合硫酸铁又称聚铁,化学式为,广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4·7H2O )过程如下:
(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是___。
(2)制备绿矾时,向溶液X中加入过量___,充分反应后,经_____操作得到溶液Y,再经浓缩,结晶等步骤得到绿矾。
(3)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数,用pH试纸测定溶液pH的操作方法为____。若溶液Z的pH偏小,将导致聚铁中铁的质量分数偏_____。
(4)古代将绿矾煅烧可制绿矾油(也叫镪水,即硫酸)和红色颜料(Fe2O3),请写出有关的化学方程式:。
(5)绿矾还可用以下方法生产红色颜料(Fe2O3),其具体操作流程是:将5560kg绿矾(摩尔质量为278 g/mol)溶于水中,加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,鼓入足量空气搅拌,产生红褐色胶体;再向红褐色胶体中加入16680 kg 绿矾和560 kg铁粉,鼓入足量空气搅拌,反应完成后,有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出;过滤后,沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁,则理论上可生产红色颜料____________________kg。
谷氨酸一钠盐是味精的主要成分,谷氨酸一钠盐在水溶液中存在如下平衡:
(1)当前我国生产味精主要采用淀粉发酵法,其中第一步是使淀粉水解为单糖。实验室中检验淀粉水解产物可选用的试剂是。
A.NaOH溶液、氨水、AgNO3溶液 | B.H2SO4溶液、氨水、AgNO3溶液 |
C.NaOH溶液、CuSO4溶液 | D.H2SO4溶液、CuSO4溶液 |
(2)“沙伦逊甲醛滴定法”可用于测定味精中谷氨酸一钠盐的含量。其方法如下:
将一定质量的味精样品溶于水,再向溶液中加入36%甲醛溶液,发生的反应如下:
R—NH2+HCHO→R—N=CH2+H2O(R表示除“-NH2”外的基团),再以酚酞为指示剂,用NaOH溶液进行滴定。
①上述测定过程中加入甲醛的目的是。
②滴定终点的实验现象为。
(3)味精中常含食盐,有两个同学分别设计甲、乙两种方案来测定味精中NaCl的含量。
①甲方案:取一定质量味精样品溶于水,加入足量稀硝酸酸化的硝酸银溶液,充分反应后,(填写操作步骤),称量沉淀质量。
②乙方案:取mg味精溶于水,加入过量浓度为c1mol·L—1的AgNO3溶液,再加入少量溶液做指示剂,用浓度为c2mol·L—1的NH4SCN溶液进行滴定,当溶液变为红色时,达到滴定终点。已知:AgSCN是难溶于水的沉淀。
设测定过程中所消耗的AgNO3溶液和NH4SCN溶液的体积分别为V1mL和V2mL,则该味精样品中NaCl的质量分数是。
(15分)碱式碳酸铜的成分有多种,其化学式一般可表示为xCu(OH)2·yCuCO3。
(1)孔雀石呈绿色,是一种名贵的宝石,其主要成分是Cu(OH)2·CuCO3。某兴趣小组为探究制取孔雀石的最佳反应条件,设计了如下实验:
实验1:将2.0mL 0.50 mol·L—1的Cu(NO3)2溶液、2.0mL 0.50 mol·L—1的NaOH溶液和0.25 mol·L—1的Na2CO3溶液按表Ⅰ所示体积混合。
实验2:将合适比例的混合物在表Ⅱ所示温度下反应。
实验记录如下:
编号 |
V (Na2CO3)/ mL |
沉淀情况 |
编号 |
反应温度/℃ |
沉淀情况 |
|
1 |
2.8 |
多、蓝色 |
1 |
40 |
多、蓝色 |
|
2 |
2.4 |
多、蓝色 |
2 |
60 |
少、浅绿色 |
|
3 |
2.0 |
较多、绿色 |
3 |
75 |
较多、绿色 |
|
4 |
1.6 |
较少、绿色 |
4 |
80 |
较多、绿色(少量褐色) |
表Ⅰ表Ⅱ
①实验室制取少许孔雀石,应该采用的条件是。
②80℃时,所制得的孔雀石有少量褐色物质的原因是。
(2)实验小组为测定上述某条件下所制得的碱式碳酸铜样品组成,利用下图所示的装置(夹持仪器省略)进行实验:
步骤1:检查装置的气密性,将过滤、洗涤并干燥过的样品置于平直玻璃管中。
步骤2:打开活塞K,鼓入空气,一段时间后关闭,称量相关装置的质量。
步骤3:加热装置B直至装置C中无气泡产生。
步骤4:。
步骤5:称量相关装置的质量。
①装置A的作用是;若无装置E,则实验测定的x/y的值将(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
②某同学在实验过程中采集了如下数据:
A.反应前玻璃管与样品的质量163.8g
B.反应后玻璃管中残留固体质量56.0g
C.装置C实验后增重9.0g
D.装置D实验后增重8.8g
为测定x/y的值,你认为可以选用上述所采集数据中的(写出所有组合的字母代号)一组即可进行计算,并根据你的计算结果,写出该样品组成的化学式。
(12分)酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式。SnSO4是一种重要的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业,其制备路线如下:
回答下列问题:
(1)SnCl2用盐酸而不用水直接溶解的原因是,加入Sn粉的作用是。
(2)反应I生成的沉淀为SnO,写出该反应的化学方程式:。
(3)检验沉淀已经“漂洗”干净的方法:。
(4)反应Ⅱ硫酸的作用之一是控制溶液的pH,若溶液中c(Sn2+)=1.0mol·L—1,则应控制溶液pH。已知:Ksp[Sn(OH)2]=1.0×10—26。
(5)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,试写出发生反应的离子方程式:。
工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下:
请回答下列问题:
(1)步骤①所得废渣的成分是(写化学式),操作I的名称。
(2)步骤②、③的变化过程可简化为(下式R表示VO2+,HA表示有机萃取剂):
R2(SO4)n (水层)+ 2nHA(有机层)2RAn(有机层) + nH2SO4 (水层)
②中萃取时必须加入适量碱,其原因是。
③中X试剂为。
(3)⑤的离子方程式为。
(4)25℃时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:
pH |
1.3 |
1.4 |
1.5 |
1.6 |
1.7 |
1.8 |
1.9 |
2.0 |
2.1 |
钒沉淀率% |
88.1 |
94.8 |
96.5 |
98.0 |
98.8 |
98.8 |
96.4 |
93.1 |
89.3 |
结合上表,在实际生产中,⑤中加入氨水,调节溶液的最佳pH为;
若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)<。
(已知:25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)
(5)该工艺流程中,可以循环利用的物质有和。