Question

7．某實驗小組以粗鎳（含少量Fe和Cr雜質）為原料制備Ni（NH₃）₆Cl₂，并測定相關組分的含量．制備流程示意圖如圖．

已知：①部分離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH按離子濃度為0.1mol•L^-1計算）如表所示．

	Fe3+	Cr3+	Ni2+
開始沉淀pH	1.5	4.3	6.9
完全沉淀pH	2.8	5.6	8.9

②Ni（OH）₂為綠色難溶物．Ni（NH₃）₆（NO₃）₂、Ni（NH₃）₆Cl₂均為可溶于水的藍紫色晶體，水溶液均顯堿性．
回答下列問題：
（1）實驗需要配制3.0mol•L^-1稀硝酸250mL．需要的玻璃儀器有燒杯、量筒、玻璃棒，膠頭滴管和250mL容量瓶．
（2）步驟（a）中Ni和濃硝酸反應的化學方程式為Ni+4（濃）HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ni（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
（3）步驟（b）首先加入試劑x調節溶液的pH約為6，過濾后再繼續加入X調節pH以得到綠色沉淀．
①調節pH約為6的原因是使Cr³⁺、Fe³⁺完全沉淀，而Ni²⁺未開始沉淀
②試劑X可以是C（填標號）．
A．H₂SO₄ B．Ni（OH）₂ C．NaOH D．Fe₂O₃  E．NiO
（4）步驟（c）和（d）中的反應都需要在冰水浴環境下進行，其作用除了可以減少氨水的揮發．還有降低溫度以降低產物的溶解度而析出
（5）NH₃含量的測定．[已知：Ni（NH₃）₆Cl₂+6HCl=NiCl₂+6NH₄Cl]
i．用電子天平稱量mg產品于錐形瓶中，用25mL水溶解后加入5mL的6mol•L^-1鹽酸，以甲基橙作指示劑，滴定至終點消耗0.500 0mol•L^-1 NaOH標準溶液V₁mL．
ii．空白試驗：不加入樣品重復實驗i．消耗NaOH標準溶液V₂ mL．
①NH₃的質量分數為$\frac{（V{\;}_{2}-V{\;}_{1}）×10{\;}^{-3}×8.5}{m}$×100%．
②在上述方案的基礎上，下列措施中能進一步提高測定準確度的有AD（填標號）．
A．適當提高稱量產品的質量   B．用H₂SO₄溶液替代鹽酸C．用酚酞替代甲基橙    D．進行平行試驗．

Answer 1

分析 由實驗流程及物質的性質可知，濃硝酸加熱后離子主要有Ni²⁺、Cr³⁺、Fe³⁺，再加入試劑x調節溶液的pH約為6，使Cr³⁺、Fe³⁺完全沉淀，而Ni²⁺未開始沉淀，過濾后再繼續加入X調節pH以得到綠色沉淀即Ni（OH）₂，在加入稀硝酸、氨水，冰水浴結晶，過濾得到Ni（NH₃）₆（NO₃）₂的藍紫色晶體1，再加入鹽酸、氨水和氯化銨的混合溶液，再冰水浴結晶，過濾得到Ni（NH₃）₆Cl₂的藍紫色晶體2，最終得到產品，據此分析；
（1）根據配制一定物質的量濃度溶液用到儀器所需要的最主要儀器來選擇；
（2）Ni和濃硝酸在加熱條件下反應生成Ni（NO₃）₂、NO₂和H₂O；
（3）①根據以上分析，加入試劑x調節溶液的pH約為6主要是除去鐵、鉻雜質；
②根據試劑x的作用調節pH值到8.9得到綠色沉淀分析；
（4）根據冰水浴環境下即降低溫度以降低產物的溶解度而析出分析；
（5）①根據滴定終點結合Ni（NH₃）₆Cl₂+6HCl=NiCl₂+6NH₄Cl計算NH₃的質量分數；
②適當提高稱量產品的質量，數據過大能進一步提高測定準確度，進行平行試驗取平均值能進一步提高測定準確度．

解答 解：（1）實驗需要配制3.0mol•L^-1稀硝酸250mL．需要的玻璃儀器除了有燒杯、量筒、玻璃棒，膠頭滴管，還有250mL容量瓶，故答案為：250mL容量瓶；
（2）Ni和濃硝酸在加熱條件下反應生成Ni（NO₃）₂、NO₂和H₂O，化學方程式為，Ni+4（濃）HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ni（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Ni+4（濃）HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ni（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（3）①根據以上分析，加入試劑x調節溶液的pH約為6主要是使Cr³⁺、Fe³⁺完全沉淀，而Ni²⁺未開始沉淀，故答案為：使Cr³⁺、Fe³⁺完全沉淀，而Ni²⁺未開始沉淀；
②試劑x的作用是先調節pH約為6，后又要調節pH以得到綠色沉淀即要調到8.9，所以只有NaOH符合，故選：C；
故答案為：檢驗SO₄^2-的操作為：取少量溶液Z于試管中，然后加鹽酸，無沉淀產生，再加氯化鋇溶液，有白色沉淀產生，證明有SO₄^2-；
（4）冰水浴環境下其作用除了可以減少氨水的揮發，還有可以降低溫度以降低產物的溶解度而析出，故答案為：降低溫度以降低產物的溶解度而析出；
（5）①根據滴定，則不加入樣品比加入mg產品多消耗氫氧化鈉為（V₂-V₁）×10^-3×0.500mol，所以mg產品NH₃的物質的量為（V₂-V₁）×10^-3×0.500mol，則NH₃的質量分數為$\frac{（V{\;}_{2}-V{\;}_{1}）×10{\;}^{-3}×0.500mol×17g/mol}{mg}$×100%=$\frac{（V{\;}_{2}-V{\;}_{1}）×10{\;}^{-3}×8.5}{m}$×100%，故答案為：$\frac{（V{\;}_{2}-V{\;}_{1}）×10{\;}^{-3}×8.5}{m}$×100%；
②適當提高稱量產品的質量，數據過大能進一步提高測定準確度，進行平行試驗取平均值能進一步提高測定準確度，而用H₂SO₄溶液替代鹽酸、用酚酞替代甲基橙對實驗基本沒影響，故選：AD．

點評 本題主要考查了物質的制備及其相關組分的含量的測定等知識，較為綜合，掌握實驗方案的設計原理是解答的關鍵，題目難度中等．