【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組裝裝置如下圖所示,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,充分攪拌;

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的速率,其原理可能是________(填標號)。

a.增加反應的焓變 b.增大反應的活化能

c.減小反應的焓變 d.降低反應的活化能

制備過程中,減慢水解反應速率的措施還有________。

(3)步驟②中制備二氧化鈦溶膠的化學方程式為________。下圖所示實驗裝置中,可用于灼燒二氧化鈦凝膠的是________(填標號)。

(4)測定樣品中TiO2純度的方法是:精確稱取0.2000 g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0.1000 mol·L-lNH4Fe(SO4)2溶液滴定至終點。重復操作2次,消耗0.1000 mol·L-1 NH4Fe(SO4)2溶液的平均值為20.00 mL(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____________(填標號)

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)量分數(shù)為________%。

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

【解析】

(1)根據(jù)水、無水乙醇和乙酰丙酮容易揮發(fā)分析解答;

(2)反應的焓變只與初始狀態(tài)和終了狀態(tài)有關;增大反應的活化能,反應速率減慢;降低反應的活化能,反應速率加快,據(jù)此分析判斷;根據(jù)實驗步驟②的提示分析判斷;

(3) Ti(OH)4不穩(wěn)定,易脫水生成TiO2,鈦酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]水解生成二氧化鈦溶膠,據(jù)此書寫反應的化學方程式;灼燒固體需要在坩堝中進行;

(4)根據(jù)Ti3+ Fe3+H2O=TiO2+ Fe2+ 2H,說明Ti3+容易被氧化;并據(jù)此分析判斷可以選用的指示劑,結合消耗的NH4Fe(SO4)2的物質(zhì)的量計算樣品中TiO2的質(zhì)量分數(shù)。

(1)根據(jù)裝置圖,儀器a為溫度計,實驗過程中為了防止水、無水乙醇和乙酰丙酮揮發(fā),可以使用冷凝管冷凝回流,提高原料的利用率,故答案為:溫度計;冷凝回流;

(2) a.反應的焓變只與初始狀態(tài)和終了狀態(tài)有關,加入的乙酰丙酮,改變是反應的條件,不能改變反應的焓變,故a錯誤;b. 增大反應的活化能,活化分子數(shù)減少,反應速率減慢,故b正確;c. 反應的焓變只與初始狀態(tài)和終了狀態(tài)有關,加入的乙酰丙酮,改變是反應的條件,不能改變反應的焓變,故c錯誤;d.降低反應的活化能,活化分子數(shù)增多,反應速率加快,故d錯誤;故選b;根據(jù)實驗步驟②的提示,制備過程中,用含水20%的乙醇溶液代替水、緩慢滴液,減慢鈦酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]水解的反應速率,故答案為:b;用含水20%的乙醇溶液代替水、緩慢滴液;

(3) Ti(OH)4不穩(wěn)定,易脫水生成TiO2,步驟②中鈦酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]水解生成二氧化鈦溶膠,反應的化學方程式為Ti(OC4H9)4+2H2O= TiO2+4 C4H9OH;灼燒二氧化鈦凝膠需要在坩堝中進行,故選擇的裝置為a,故答案為:Ti(OC4H9)4+2H2O= TiO2+4 C4H9OH;a;

(4)①根據(jù)Ti3+ Fe3+H2O=TiO2+ Fe2+ 2H,說明Ti3+容易被氧化,鋁與酸反應生成氫氣,在液面上方形成氫氣氛圍,防止Ti3+在空氣中被氧化,故答案為:與酸反應生成氫氣,形成氫氣氛圍,防止Ti3+在空氣中被氧化;

②酚酞溶液、淀粉溶液與NH4Fe(SO4)2溶液,現(xiàn)象不明顯;KMnO4溶液也能氧化Ti3+,影響滴定結果,KMnO4不與Fe3+反應;根據(jù)滴定反應Ti3+ Fe3+H2O=TiO2+ Fe2+ 2H可知,可以選用KSCN溶液作指示劑,當?shù)稳胱詈笠坏?/span>NH4Fe(SO4)2溶液,容易變成血紅色,且半分鐘不褪色,說明到達了滴定終點,故答案為:b

③消耗的NH4Fe(SO4)2的物質(zhì)的量=0.02L×0.1000 mol·L-1=0.002mol,則根據(jù)鈦原子守恒,n(TiO2)=n(Ti3+)=nFe3+=0.002mol,樣品中TiO2的質(zhì)量分數(shù)=×100%=80%,故答案為:80。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】研究水體中碘的存在形態(tài)及其轉化是近年的科研熱點。在水體和大氣中的部分轉化如下圖所示。

1)碘在元素周期表的位置:______________________,其中一種人工放射性核素131I常用于甲亢的治療,該核素含有的中子數(shù)為___________。

2)結合元素周期律分析Cl-I-的還原性強弱:同主族元素的原子,從上到下,____________。

3)水體中的I-的非酸性條件下不易被空氣中的氧化。原因是的反應速率慢,反應程度小。碘化銨是一種重要的含I-的鹽,常用于醫(yī)藥和照相工業(yè),該電子式為________________,其水溶液卻易被空氣中的氧化的原因是_____________________。

4)大氣中的部分碘源于對海水中I-的氧化,有資料顯示:水體中若含有,會對氧化I-產(chǎn)生促進作用。為檢驗這一結論,進行如下探究實驗:分別將等量的通入到20mL下列試劑中,一段時間后,記錄實驗現(xiàn)象與結果。

已知:每參與反應,生成

序號

試劑

組成

反應前溶液

反應后溶液

轉化率

的生成量

A

——

B

——

少量

C

大量

a=__________

用離子方程式解釋ApH增大的原因_______________________________________。

寫出B中產(chǎn)生的離子方程式_________________________________________。

C中實驗進行20s后,發(fā)現(xiàn)溶液中濃度開始下降。導致下降的直接原因有_______。

A 減小 B 減小 C 不斷生成

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】2016IUPAC命名117號元素為Ts(中文名tián),Ts的原子核外最外層電子數(shù)是7。下列說法不正確的是

A.Ts是第七周期第ⅦA族元素

B.Ts的同位素原子具有相同的電子數(shù)

C.Ts在同族元素中非金屬性最弱

D.中子數(shù)為176Ts核素符號是

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】依據(jù)氧化還原反應:2Ag(aq)Cu(s)Cu2(aq)2Ag(s)設計的原電池如圖所示。請回答下列問題:

1)電極X的材料是______;電解質(zhì)溶液Y________;

2)銀電極為電池的____極,發(fā)生的電極反應式為______; X電極上發(fā)生的電極反應為______;(填反應類型)

3)外電路中的電子是從_______電極流向________電極。Ag_______ (填正極或負極)移動。

4)當有1.6g銅溶解時,銀棒增重_________________

5)某種氫氧燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(zhì),兩極上發(fā)生的電極反應分別為:A極:H2+O2--2e-=H2O; B極:O2+4e-=2O2-。則A極是電池的______極;電子從該極____(流入流出”),該電池的總反應為_______。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】模擬電滲析法將海水淡化的工作原理示意圖如下。己知X、Y均為惰性電極,模擬海水中富含Na+、Cl、Ca2+、Mg2+、SO42—等離子。下列敘述中正確的是

AN是陰離子交換膜

BY電極上產(chǎn)生有色氣體

CX電極區(qū)域有渾濁產(chǎn)生

DX電極反應式為4OH4eO2↑+2H2O

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】(1)FeCl3溶液呈_______性,原因是__________(用離子方程式表示)。把FeCl3溶液蒸干后并灼燒,最后得到的主要固體產(chǎn)物是_________。

(2)25℃下,將a mol·L1CH3COOH0.01 mol·L1NaOH等體積混合,反應平衡時溶液中c(CH3COO-)=c(Na+),則溶液顯______ (”、“”)性;用含a的代數(shù)式表示CH3COOH的電離常數(shù)Ka__________ 。

(3)已知298 K101 kPa條件下:

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3

4NH3(g)+O2(g)=2N2H4(l)+2H2O(l) ΔH4

N2H4(l)的標準燃燒熱ΔH_______________

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】四種位于不同主族的短周期元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,的內(nèi)層電子與最外層電子數(shù)之比為25,ZW位于同一周期。ZW組成的化合物是常用的調(diào)味品,也是重要的醫(yī)用藥劑,工業(yè)上電解該化合物的熔融物可制得Z單質(zhì),YZ可形成兩種離子化合物,這兩種離子化合物的陰離子與陽離子數(shù)之比均為12。下列說法正確的是

A. 四種元素中至少有兩種金屬元素

B. 四種元素的常見氫化物中熔點最高的是的氫化物

C. 四種元素形成的簡單高子中,離子半徑最小的是元素形成的離子

D. 常溫下,三種元素形成的化合物的水溶液的小于7

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列關于的說法,正確的是(

A.該物質(zhì)可由n個單體分子通過縮聚反應生成

B.該物質(zhì)完全燃燒,生成33.6 L(標準狀況)的

C.該物質(zhì)在酸性條件下水解產(chǎn)物之一可作汽車發(fā)動機的抗凍劑

D.該物質(zhì)與足量溶液反應,最多可消耗

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】研究性學習小組用Na2SO3與硫酸溶液(硫酸與水體積比11)制備SO2并進行性質(zhì)探究實驗。

(1)D中的實驗現(xiàn)象是_____________,C、E中溶液都褪色,分別體現(xiàn)SO2________、_______性質(zhì)。

(2)請在方框中畫出收集SO2以及尾氣處理裝置(標相關試劑)。___________

(3)研究小組發(fā)現(xiàn)B中有白色沉淀為了清楚沉淀的物質(zhì),研究小組往B中加入過量稀鹽酸,沉淀 不溶解,你認為留下的沉淀物是__________,形成該沉淀的反應方程式有:_________________________________________________________________________________

為了進一步驗證沉淀原因,研究小組另取BaC12溶液,加熱煮沸,冷卻及 時加入少量苯液封,然后再通SO2,結果發(fā)現(xiàn)沉淀量減少,但仍有輕微渾 濁。研究小組改進A裝置(如圖),再進行實驗,B中沒有出現(xiàn)渾濁。下列氣體可作為X氣體的是_____________

A.CO2 B.NH3 C.O3 D.N2 E.NO2

(4)SO2為空氣污染物,研究小組為測定某工廠區(qū)空氣中SO2的含量,取10m3(標準狀況)的空氣, 緩慢通過足量溴水中,在所得溶液中加入過量的BaC12溶液,將產(chǎn)生的白色沉淀洗滌、干燥,用電子稱稱其質(zhì)量為0.233g,則:

檢驗洗滌已經(jīng)干凈的實驗操作是_________________________________________________。

試計算此空氣中SO2的濃度(列出計算表達式并計算結果,結果單位用mg/m3表示)。________________________________________________

查看答案和解析>>

同步練習冊答案