Question

7．某小組以CoCl₂．6H₂O、NH₄Cl、H₂O₂、濃氨水為原料，在活性炭催化下，合成了橙黃色晶體X．為測定其組成，進行如下實驗．

氨的測定裝置（已省略加熱和夾持裝置）
①氨的測定：精確稱取wgX，加適量水溶解，注入如圖所示的三頸瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入水蒸氣，將樣品液中的氨全部蒸出，用V₁mLc₁ mol•L^-1的鹽酸標準溶液吸收．蒸氨結束后取下接收瓶，用c₂ mol•L^-1NaOH標準溶液滴定過剩的HCl，到終點時消耗V₂mLNaOH溶液．
②氯的測定：準確稱取樣品X，配成溶液后用AgNO₃標準溶液滴定，K₂CrO₄溶液為指示劑，至出現淡紅色沉淀不再消失為終點（Ag₂CrO₄為磚紅色）．
回答下列問題：
（1）裝置中安全管的作用原理是使A瓶中壓強穩定．
（2）用NaOH標準溶液滴定過剩的HCl時，應使用堿式滴定管，可使用的指示劑為酚酞或甲基橙．
（3）樣品中氨的質量分數表達式為$\frac{（C{\;}_{1}V{\;}_{1}-C{\;}_{2}{V}_{2}）×10{\;}^{-3}mol×17g/mol}{wg}$×100%．
（4）測定氨前應該對裝置進行氣密性檢驗，若氣密性不好測定結果將偏低（填“偏高”或“偏低”）．
（5）測定氯的過程中，使用棕色滴定管的原因是防止硝酸銀見光分解；滴定終點時，若溶液中c（Ag⁺）=2.0×10^-5 mol•L^-1，c（CrO₄^2-）為2.8×10^-3mol•L^-1．（已知：Ksp（Ag₂CrO₄）=1.12×10^-12）
（6）經測定，樣品X中鈷、氨和氯的物質的量之比為1：6：3，鈷的化合價為+3，制備X的化學方程式為2CoCl₂+2NH₄Cl+10NH₃+H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2[Co（NH₃）₆]Cl₃+2H₂O；X的制備過程中溫度不能過高的原因是溫度越高過氧化氫分解、氨氣逸出，都會造成測量結果不準確．

Answer 1

分析 （1）通過2中液面調節A中壓強；
（2）堿只能盛放在堿式滴定管中，酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中；NaOH溶液和鹽酸溶液恰好反應后呈中性，可以選擇酸性或堿性變色范圍內的指示劑；
（3）根據氨氣與和鹽酸反應之間的關系式計算氨氣的質量，再根據質量分數公式計算氨質量分數；
（4）若氣密性不好，導致氨氣的量偏低；
（5）硝酸銀不穩定，見光易分解；根據離子積常數計算c（CrO₄^2-）；
（6）經測定，樣品X中鈷、氨和氯的物質的量之比為1：6：3，則其化學式為[Co（NH₃）₆]Cl₃，根據化合物中各元素化合價的代數和為0計算Co元素化合價；該反應中Co失電子、雙氧水得電子，CoCl₂•6H₂O、NH₄Cl、H₂O₂、NH₃發生反應生成[Co（NH₃）₆]Cl₃和水；雙氧水易分解、氣體的溶解度隨著溫度的升高而降低．

解答 解：（1）無論三頸瓶中壓強過大或過小，都不會造成危險，若過大，A在導管內液面升高，將緩沖壓力，若過小，外界空氣通過導管進入燒瓶，也不會造成倒吸，安全作用的原理是使A中壓強穩定，故答案為：使A瓶中壓強穩定；
（2）堿只能盛放在堿式滴定管中，酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中，所以用NaOH標準溶液確定過剩的HCl時，應使用堿式滴定管盛放NaOH溶液；NaOH溶液和鹽酸溶液恰好反應后呈中性，可以選擇酸性或堿性變色范圍內的指示劑，甲基橙為酸性變色指示劑、酚酞為堿性變色指示劑，所以可以選取甲基橙或酚酞作指示劑，
故答案為：堿；酚酞或甲基橙；
（3）與氨氣反應的n（HCl）=V₁×10^-3L×C₁mol•L^-1-C₂mol•L^-1 ×V₂×10^-3L=（C₁V₁-C₂V₂）×10^-3mol，根據氨氣和HCl的關系式知，n（NH₃）=n（HCl）=（C₁V₁-C₂V₂）×10^-3mol，氨的質量分數=$\frac{（C{\;}_{1}V{\;}_{1}-C{\;}_{2}{V}_{2}）×10{\;}^{-3}mol×17g/mol}{wg}$×100%，故答案為：$\frac{（C{\;}_{1}V{\;}_{1}-C{\;}_{2}{V}_{2}）×10{\;}^{-3}mol×17g/mol}{wg}$×100%；
（4）若氣密性不好，導致部分氨氣泄漏，所以氨氣質量分數偏低，故答案為：偏低；
（5）硝酸銀不穩定，見光易分解，為防止硝酸銀分解，用棕色滴定管盛放硝酸銀溶液；c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp}{{c}^{2}（Ag{\;}^{+}）}$=$\frac{1.12×10{\;}^{-12}}{（2.0×10{\;}^{-5}）{\;}^{2}}$mol/L=2.8×10^-3 mol/L，
故答案為：防止硝酸銀見光分解；2.8×10^-3；
（6）經測定，樣品X中鈷、氨和氯的物質的量之比為1：6：3，則其化學式為[Co（NH₃）₆]Cl₃，根據化合物中各元素化合價的代數和為0得Co元素化合價為+3價；該反應中Co失電子、雙氧水得電子，CoCl₂•6H₂O、NH₄Cl、H₂O₂、NH₃發生反應生成[Co（NH₃）₆]Cl₃和水，反應方程式為2CoCl₂+2NH₄Cl+10NH₃+H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2[Co（NH₃）₆]Cl₃+2H₂O；雙氧水易分解、氣體的溶解度隨著溫度的升高而降低，所以X的制備過程中溫度不能過高，
故答案為：+3；2CoCl₂+2NH₄Cl+10NH₃+H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2[Co（NH₃）₆]Cl₃+2H₂O；溫度越高過氧化氫分解、氨氣逸出，都會造成測量結果不準確．

點評 本題考查了物質含量的測定，涉及難溶物的溶解平衡、氧化還原反應、物質含量的測定等知識點，明確實驗原理是解本題關鍵，知道指示劑的選取方法，題目難度中等．