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TiO2和TiCl4都是钛的重要化合物,某化学兴趣小组在实验室对两者的制备及性质进行探究.Ⅰ.制备TiCl4实验室利用反应TiO2(s)+CCl4(g)△
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TiO2和TiCl4都是钛的重要化合物,某化学兴趣小组在实验室对两者的制备及性质进行探究.
Ⅰ.制备TiCl4
实验室利用反应TiO2 (s)+CCl4(g)
TiCl4(g)+CO2(g),在无水无氧条件下制备TiCl4,装置图和有关信息如下:
请回答下列问题:
(1)仪器A的名称是___.
(2)实验开始前的操作包括:①组装仪器,②___,③加装药品,④通N2一段时间,⑤最后点燃酒精灯.实验结束后欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是___.
(3)装置E能否___(填“能”或“不能”)换成装置A,理由是___
(4)TiCl4是制取航天航空工业材料--钛合金的重要原料.某钛合金的元素还有Al和Si等,已知在常温下,钛是一种耐强酸强碱的金属,请设计实验检验其中的Si元素___
Ⅱ.制备TiO2及测定TiO2的质量分数:
在TiCl4中加水、加热,水解得到沉淀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.
(5)写出生成TiO2•xH2O的化学方程式___.
(6)一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+.滴定分析时,称取上述TiO2试样0.2g,消耗0.1mol•L-1 NH4Fe(SO4)2标准溶液20mL.
①配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时,加入一定量H2SO4的目的是:___.
②该滴定操作所用到的指示剂是___.
③则TiO2质量分数为___.
Ⅰ.制备TiCl4
实验室利用反应TiO2 (s)+CCl4(g)
| ||
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ | 其他 |
CCl4 | -23 | 76 | 与TiCl4互溶 |
TiCl4 | -25 | 136 | 遇潮湿空气产生白雾 |
(1)仪器A的名称是___.
(2)实验开始前的操作包括:①组装仪器,②___,③加装药品,④通N2一段时间,⑤最后点燃酒精灯.实验结束后欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是___.
(3)装置E能否___(填“能”或“不能”)换成装置A,理由是___
(4)TiCl4是制取航天航空工业材料--钛合金的重要原料.某钛合金的元素还有Al和Si等,已知在常温下,钛是一种耐强酸强碱的金属,请设计实验检验其中的Si元素___
Ⅱ.制备TiO2及测定TiO2的质量分数:
在TiCl4中加水、加热,水解得到沉淀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.
(5)写出生成TiO2•xH2O的化学方程式___.
(6)一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+.滴定分析时,称取上述TiO2试样0.2g,消耗0.1mol•L-1 NH4Fe(SO4)2标准溶液20mL.
TiCl4 | Mg | MgCl2 | Ti | |
熔点/℃ | -25.0 | 648.8 | 714 | 1667 |
沸点/℃ | 136.4 | 1090 | 1412 | 3287 |
②该滴定操作所用到的指示剂是___.
③则TiO2质量分数为___.
▼优质解答
答案和解析
通过氮气将装置中空气排出,防止TiCl4被氧化,A为干燥管,干燥氮气,防止生成的TiCl4遇潮湿的气体产生白雾;B装置加热使四氯化碳挥发,C中装置在加热条件下,发生反应TiO2(s)+CCl4(g)
TiCl4(g)+CO2(g),CCl4、TiCl4熔点较低,D装置使这两种物质转化为液态,二者能互溶,应该采用蒸馏方法分离,E装置连接空气,盛放浓硫酸,干燥空气.
(1)仪器A呈球形,在该实验中用于干燥氮气,为球形干燥管,
故答案为:球形干燥管;
(2)反应得到气体TiCl4与二氧化碳,装置气密性要好,在加装药品之前应检验装置的气密性,CCl4、TiCl4熔点较低,D装置使这两种物质转化为液态,二者能互溶,应该采用蒸馏 (或分馏)方法分离,
故答案为:检验装置气密性;蒸馏 (或分馏);
(3)由于TiCl4遇潮湿空气产生白雾,发生水解反应,且反应在无氧条件下进行,故E装置作用是防止空气中水蒸气、氧气进入;A装置可以吸收水,但不能不能吸收空气中的氧气,不能保证反应在无氧环境下进,故E装置不能换成A装置;
故答案为:不能;装置A不能吸收空气中的氧气,不能保证反应在无氧环境下进行;
(4)钛是一种耐强酸强碱的金属,而硅能溶于碱生成硅酸盐,取少量合金样品于试管中,滴加过量NaOH溶液,振荡,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑,静置后取上层清液,再逐滴滴入稀盐酸至过量,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl,若有沉淀产生且最终沉淀不完全溶解,则证明样品中有Si,
故答案为:取少量合金样品于试管中,滴加过量NaOH溶液,振荡,静置后取上层清液,再逐滴滴入稀盐酸至过量,若有沉淀产生且最终沉淀不完全溶解,则证明样品中有Si;
(5)TiCl4水解生成TiO2•xH2O,设TiCl4的系数为1,根据元素守恒,TiO2•xH2O的系数为1,HCl的系数为4;再根据O元素守恒,可知H2O的系数为(x+2),所以化学方程式为:TiCl4+(x+2)H2O
TiO2•xH2O↓+4HCl,
故答案为:TiCl4+(x+2)H2O
TiO2•xH2O↓+4HCl;
(6)①铁离子易水解,配制溶液时先加一些硫酸,使溶液呈酸性,抑制NH4Fe(SO4)2水解,
故答案为:抑制NH4Fe(SO4)2水解;
②因为KSCN作指示剂时,终点时NH4Fe(SO4)2不再反应,生成血红色的Fe(SCN)3,所以用KSCN作指示剂,
故答案为:KSCN溶液;
③根据氧化还原反应中得失电子相等得二者的关系式,TiO2~NH4Fe(SO4)2,二氧化钛的质量=
g/mol=0.16g,TiO2试样0.2g,其质量分数=
=80%,
故答案为:80%.
| ||
(1)仪器A呈球形,在该实验中用于干燥氮气,为球形干燥管,
故答案为:球形干燥管;
(2)反应得到气体TiCl4与二氧化碳,装置气密性要好,在加装药品之前应检验装置的气密性,CCl4、TiCl4熔点较低,D装置使这两种物质转化为液态,二者能互溶,应该采用蒸馏 (或分馏)方法分离,
故答案为:检验装置气密性;蒸馏 (或分馏);
(3)由于TiCl4遇潮湿空气产生白雾,发生水解反应,且反应在无氧条件下进行,故E装置作用是防止空气中水蒸气、氧气进入;A装置可以吸收水,但不能不能吸收空气中的氧气,不能保证反应在无氧环境下进,故E装置不能换成A装置;
故答案为:不能;装置A不能吸收空气中的氧气,不能保证反应在无氧环境下进行;
(4)钛是一种耐强酸强碱的金属,而硅能溶于碱生成硅酸盐,取少量合金样品于试管中,滴加过量NaOH溶液,振荡,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑,静置后取上层清液,再逐滴滴入稀盐酸至过量,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl,若有沉淀产生且最终沉淀不完全溶解,则证明样品中有Si,
故答案为:取少量合金样品于试管中,滴加过量NaOH溶液,振荡,静置后取上层清液,再逐滴滴入稀盐酸至过量,若有沉淀产生且最终沉淀不完全溶解,则证明样品中有Si;
(5)TiCl4水解生成TiO2•xH2O,设TiCl4的系数为1,根据元素守恒,TiO2•xH2O的系数为1,HCl的系数为4;再根据O元素守恒,可知H2O的系数为(x+2),所以化学方程式为:TiCl4+(x+2)H2O
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故答案为:TiCl4+(x+2)H2O
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(6)①铁离子易水解,配制溶液时先加一些硫酸,使溶液呈酸性,抑制NH4Fe(SO4)2水解,
故答案为:抑制NH4Fe(SO4)2水解;
②因为KSCN作指示剂时,终点时NH4Fe(SO4)2不再反应,生成血红色的Fe(SCN)3,所以用KSCN作指示剂,
故答案为:KSCN溶液;
③根据氧化还原反应中得失电子相等得二者的关系式,TiO2~NH4Fe(SO4)2,二氧化钛的质量=
0.1mol/L×0.02L×1 |
1 |
0.16g |
0.2g |
故答案为:80%.
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