Question

【题目】二氧化钛被认为是现今世界上性能最好的一种白色颜料。同时它有较好的紫外线掩蔽作用，超细的二氧化钛粉末也被加入到防晒膏中制成防晒化妆品。现在某实验小组按照下面的流程来合成纳米二氧化钛。

实验机理： TiOSO4+2NH3H2O = TiO(OH)2↓+(NH4)2SO4

信息提示：①钛元素化合物的性质和铝有一定的相似性。TiO2具有两性，Ti(OH)4不稳定，容易失去一分子水形成TiO(OH)2。

②钛的原子量： 48

③浓氨水的密度：0.91g cm-3

（1）灼烧时用到的硅酸盐容器是_______。

（2）下列说法正确的是_______。

A． 为了加快反应速率，可以用氢氧化钠溶液代替浓氨水

B． 为了提高产率，反应容器需要用滤液洗

C． 为了防止抽滤时滤纸破裂，抽滤时可以使用两层滤纸

D． 为了加快干燥的速率，干燥时可以用小火加热

E． 灼烧后需要冷却到室温，称量一次所得数值即为 TiO2的质量

（3）为了使实验过程中尽可能的减少环境污染，同时要注意操作的安全性， 请你指出该反应装置图中的需要改进之处(指出两处即可)_____________。

（4）反应后的白色粘稠混合液经过抽滤、洗涤可以得到白色滤饼。如何证明白色滤饼已经洗干净了呢？_____。

（5）焙烧后有时会有少量的TiO2残留在容器中无法去除，我们可以用NaOH溶液将残留的TiO2洗干净。请你用化学方程式表示该洗涤原理___________。

（6）最后称得纳米 TiO2 的质量是a 克，请你计算用该方法制备 TiO2的产率________。

Answer 1

【答案】 坩埚 BCD ①将分液漏斗改成恒压漏斗，避免玻璃塞打开时浓氨水挥发污染环境；②因为三颈烧瓶里面有磁子，所以温度计放在外面可以避免被打碎。(温度计测水浴的温度，所以应该放在外面。)所以干燥管里放 P2O5 或无水氯化钙用于吸收氨气 取最后一次洗涤液，滴加 BaCl2 溶液，若出现白色浑浊，说明沉淀还没有洗干净；若没有白色浑浊，说明沉淀已经洗干净了 TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O a/5

【解析】（1）黏土主要成分是硅酸盐，坩埚是由黏土烧制而成；正确答案：坩埚。

（2）根据题给信息钛元素化合物的性质和铝有一定的相似性，可知氢氧化钛能够溶于强碱，不溶于弱碱，所以不能用氢氧化钠溶液代替浓氨水，A错误；反应容器需要用滤液洗，减少生成的损失，提高了产率，B正确；为了防止抽滤时滤纸破裂，抽滤时可以使用两层滤纸，防止滤纸被弄破，C正确；干燥时可以用小火加热，可以使水分挥发完全，防止氢氧化钛的分解，加快干燥的速率，D正确； 灼烧后需要冷却到室温，至少称量2次，所得数值误差相差不到0.1克，即为 TiO2的质量，E错误；正确选项BCD。

（3）从减少环境污染角度分析，将分液漏斗改成恒压漏斗，避免玻璃塞打开时浓氨水挥发污染环境，同时干燥管里放 P2O5 或无水氯化钙用于吸收氨气；从操作的安全性角度分析，因为三颈烧瓶里面有磁子，所以温度计放在外面可以避免被打碎；正确答案：①将分液漏斗改成恒压漏斗，避免玻璃塞打开时浓氨水挥发污染环境；②因为三颈烧瓶里面有磁子，所以温度计放在外面可以避免被打碎。(温度计测水浴的温度，所以应该放在外面。)所以干燥管里放 P2O5 或无水氯化钙用于吸收氨气。

（4）检验白色滤饼固体中是否附着有硫酸根离子（用稀盐酸和氯化钡溶液），如果检验不出硫酸根离子，证明白色滤饼已经洗干净；正确答案：取最后一次洗涤液，滴加 BaCl2 溶液，若出现白色浑浊，说明沉淀还没有洗干净；若没有白色浑浊，说明沉淀已经洗干净了。

（5）TiO2具有两性，能够与强碱溶液反应生成可溶性的钛酸钠，化学方程式为：TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O；正确答案：TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O 。

（6）根据钛元素守恒规律：理论上TiOSO4→TiO2，钛元素没有损失，根据题意可知n(TiOSO4)=10/160mol, n(TiO2)= 10/160mol,m(TiO2)=(10÷160)×80=5g,据题意最后称得纳米 TiO2 的质量是a 克，TiO2的产率为a/5×100%=20a%；正确答案：20a%或a/5。