Question

【題目】納米TiO2具有十分寶貴的光學性質，在汽車工業及諸多領域都顯示出美好的發展前景。如圖是以硫酸氧鈦為原料制備納米二氧化鈦的工藝流程圖：

回答下列問題：

（1）反應1中發生兩個反應，其一是尿素[CO(NH2)2]與H2O反應生成CO2和NH3·H2O，則另一反應的離子方程式為__。

（2）判斷TiO(OH)2沉淀是否洗凈的實驗操作和現象是：__。

（3）為了減少制備過程中的“三廢”排放，將上述流程中的“濾液”經過__、__、__（填基本操作）即可回收__(填化學式)。

（4）為研究反應溫度、反應時間、反應物物質的量配比等因素對制備納米二氧化鈦產率的影響，設計如下實驗。

實驗編號	反應溫度/℃	反應時間/h	反應物物質的量配比n[CO(NH2)2]：n[TiO(OH)2]
①	90	1	2:1
②	90	2	3:1
③	90	1
④	110	2	3:1

實驗②和④的實驗目的是__，實驗③中反應物物質的量配比為__。

（5）反應Ⅰ中TiO2+濃度對TiO2的產率和粒徑的影響如圖。結合圖中信息，你認為為達到工藝目的，最合適的TiO2+濃度為__。

Answer 1

【答案】 取少量最后一次的洗滌液于試管中，先加入鹽酸，再加氯化鋇溶液，如無白色渾濁出現，則表明沉淀已經洗滌干凈 蒸發濃縮 冷卻結晶 過濾 (NH4)2SO4 探究不同反應溫度對制備二氧化鈦產率的影響 3：1 1mol·L-1

【解析】

TiOSO4易發生水解生成TiO2，控制鈦液中TiO2+濃度，TiO2+與氨水或去離子水混合打漿，調節pH，生成白色TiO(OH)2沉淀，待TiO(OH)2沉淀完全后過濾，并用去離子水多次洗滌至沉淀中不再檢出，過濾，陳化一段時間后，濾餅與去離子水混合打漿，多次漂洗然后取出烘干，在不同溫度下煅燒，經研磨和氣流粉碎制備出納米TiO2，據此解答。

（1）TiOSO4易發生水解生成TiO2，由題可知，懸濁液中含有TiO(OH)2，因此另一反應的離子方程式為：；

（2）該沉淀表面附著有，判斷沉淀是否洗滌干凈可根據洗滌液中是否含有，其實驗操作和現象為：取少量最后一次的洗滌液于試管中，先加入鹽酸，再加氯化鋇溶液，如無白色渾濁出現，則表明沉淀已經洗滌干凈；

（3）該濾液中含有一定量的(NH4)2SO4，因此可通過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾進行回收；

（4）實驗②和④對應的反應溫度不同，因此實驗目的是：探究不同反應溫度對制備二氧化鈦產率的影響；實驗③和①對應反應溫度、反應時間均相同，因此實驗目的是探究反應物物質的量配比對制備納米二氧化鈦產率的影響，故實驗③中反應物物質的量配比為3:1；

（5）納米二氧化鈦粒徑為10～50nm，由圖可知，隨TiO2+濃度增大，TiO2粒徑逐漸增大，TiO2的產率逐漸增大，當TiO2+濃度為1mol/L時，TiO2粒徑為50nm，故最合適的TiO2+濃度為1mol/L。