Question

【题目】2014年德美科学家因开发超分辨荧光显微镜获诺贝尔化学奖，他们开创性的成就使光学显微镜分辨率步入了纳米时代。

Ⅰ.制纳米碳酸钙：在浓CaCl2溶液中通入NH3和CO2可以制得纳米级碳酸钙。下图所示A~E为实验室常见的仪器装置（部分固定夹持装置略去），请根据要求回答问题。

（1）实验室中若用浓氨水和生石灰制取并收集干燥的NH3，请选择装置并按气流方向连接各仪器接口___________（填装置接口顺序）；若要制取并收集干燥的CO2，则需选用上述仪器装置中的_____________（填装置序号）。

（2）向浓CaCl2溶液中通入NH3和CO2气体制纳米级碳酸钙时，应先通入的气体是______，试写出制纳米级碳酸钙的离子方程式____________________________________。

Ⅱ.纳米TiO2在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。

（3）制备纳米TiO2：可将TiCl4水解产物经加热脱水制得纳米级TiO2。已知25℃时，Ksp[Ti(OH)4]=7.94×10-54，该温度下测得TiCl4溶液的pH=3，则此时溶液中c(Ti4+)=______________。

（4）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+。配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时，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）。

（5）滴定終点的现象是______________________________________________________。

（6）滴定分析时，称取TiO2试样1.80g，消耗0.400mol·L-1 NH4Fe(SO4)2标准溶液45.00mL，则试样中TiO2的质量分数为______________________________。

Answer 1

【答案】 aefg(h) ACE NH3 Ca2++CO2+2NH3+H2O=CaCO3↓+2NH4+ 7.94×10-10 mol·L-1 ac 溶液变为红色，且半分钟内不变色 80%

【解析】试题分析：（1）实验室制备纯净干燥气体的装置依次为：发生装置、净化和干燥装置、收集装置。实验室制取氨气采用浓氨水和生石灰不需加热，应选A为发生装置；生成物中含有水，氨气溶于水显碱性，应选择碱石灰等固体干燥剂来吸收水蒸气，固体干燥剂一般盛放在干燥管中，故选D；氨气极易溶于水，且密度比空气小，应采用向下排空气法收集，故选E装置，注意短进长出；注意干燥管的使用原则是大口进小口出；若要制取并收集干燥的CO2，装置依次为：发生装置、净化和干燥装置、收集装置。实验室制取二氧化碳采用碳酸钙与盐酸反应，应选用装置A；干燥二氧化碳用浓硫酸，应选用装置C；收集二氧化碳用向上排空气法，选用装置E；（2）根据氨气极易溶于水，二氧化碳不易溶于水分析通入气体的顺序；二氧化碳能和氨水反应生成碳酸铵，碳酸铵和氯化钙发生复分解反应生成碳酸钙和氯化铵；（3）根据Ksp[Ti(OH)4]=7.94×10-54计算c(Ti4+)；（4）配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时，使用的仪器有天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒、容量瓶、胶头滴管等；（5）达到滴定终点时，Fe3+不再被还原为Fe2+；（6）根据关系式TiO2 NH4Fe(SO4)2计算TiO2的质量分数；

解析：（1）实验室制备纯净干燥气体的装置依次为：发生装置、净化和干燥装置、收集装置。实验室制取氨气用浓氨水和生石灰反应，不需加热，应选A为发生装置；生成物中含有水，氨气溶于水显碱性，应选择碱石灰等固体干燥剂来吸收水蒸气，固体干燥剂一般盛放在干燥管中，故选D；氨气极易溶于水，且密度比空气小，应采用向下排空气法收集，故选E装置，注意短进长出；注意干燥管的使用原则是大口进小口出；所以按气流方向连接各仪器接口顺序是aefg；若要制取并收集干燥的CO2，装置依次为：发生装置、净化和干燥装置、收集装置。实验室制取二氧化碳采用碳酸钙与盐酸反应，应选用装置A；干燥二氧化碳用浓硫酸，应选用装置C；收集二氧化碳用向上排空气法，选用装置E；所以需选用上述仪器装置中的ACE；（2）氨气极易溶于水，二氧化碳不易溶于水，氨气溶于水生成氨水，溶液呈碱性，利于吸收更多的二氧化碳，提高纳米级碳酸钙的产量，所以应先通入氨气；二氧化碳能和氨水反应生成碳酸铵，碳酸铵和氯化钙发生复分解反应生成碳酸钙和氯化铵，离子方程式是Ca2++CO2+2NH3+H2O=CaCO3↓+2NH4+ ；（3）TiCl4溶液的pH=3， ，Ksp[Ti(OH)4]=7.94×10-54，则 ，c(Ti4+)=7.94×10-10 mol·L-1；（4）配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时，使用的仪器有天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒、容量瓶、胶头滴管等，故选ac；（5）达到滴定终点时，Fe3+不再被还原为Fe2+，所以滴定终点的现象是溶液变为红色，且半分钟内不变色；

（6）设TiO2的质量分数为a，

TiO2 NH4Fe(SO4)2 ；

80g 1mol

1.8ga 0.4mol·L-1

，a=0.8=80%。