Question

【题目】某实验小组以CoCl2·6H2O、过氧化氢、液氨、氯化铵固体为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。为确定其组成，他们进行了如下实验：

①氨的测定：精确称取wgX，加适量水溶解，注入下图所示的蒸馏烧瓶中(夹持和加热仪器略去)，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，加热烧瓶将氨蒸出，用V1mLc1mol·L－1的盐酸吸收蒸出的氨，然后取下锥形瓶，用c2 mol·L－1 NaOH标准溶液滴定过剩的HCl。.终点时消耗V2 mLNaOH溶液。

②氯的测定：准确称取样品X配成溶液，用K2CrO4溶液为指示剂，用AgNO3标准溶液滴定，至出现砖红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)

回答下列问题：

（1）X的制备过程中，温度不能过高，其原因是____________________________

（2）仪器a的名称是________________；测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好则测定结果将________(填“偏高”或“偏低”).该滴定过程中选择________做指示剂。

（3）样品中氨的质量分数表达式为_____________________________。

（4）测定氯的过程中，AgNO3标准溶液置于_________（填“无色”或“棕色”）滴定管中；滴定终点时，溶液中已检测不到Cl－[c(Cl－)≤1.0×10－5 mol·L－1]，则出现砖红色沉淀时，溶液中c(CrO42－)的最小值为_____________mol·L－1。[已.知：Ksp(AgCl)=1.0×10－10，Ksp( Ag2CrO4)=1.12×10－12]

（5）经测定分析，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1：6：3，则制备X的化学方程式为________________________________________。

（6）某同学向CoCl2溶液中加入足量(NH4)2C2O4得到CoC2O4沉淀，在空气中煅烧CoC2O4生成钻氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO2的体积为1.344L(标准状况)，则所得钴氧化物的化学式为________________。

Answer 1

【答案】温度过高过氧化氢分解，氨气逸出 直形冷凝管 偏低 甲基橙 ×100% 棕色 0.0112 2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2=2[Co(NH3)4]Cl3＋2H2O Co3O4

【解析】

（1）根据题中所给信息，制备X所需的原料有过氧化氢和液氨，温度过高，过氧化氢分解，液氨转化成氨气逸出；

（2）根据仪器a特点，仪器a为直形冷凝管；气密性不好，氨气泄漏，吸收氨气的量减少，测定结果偏低；根据题中信息，蒸出的氨气被盐酸吸收，生成NH4Cl，溶液显酸性，因此用NaOH滴定过剩的HCl，使用的指示剂为甲基橙；

（3）①中与氨气反应的n(HCl)=(V1×10－3L×c1mol·L－1－V2×10－3L×c2mol·L－1)=(V1c1－V2c2)mol，根据氨气与HCl反应：NH3＋HCl=NH4Cl，则有n(NH3)=n(HCl)=(V1c1－V2c2)mol，即氨的质量分数为×100%；

（4）AgNO3不稳定，见光分解，为防止硝酸银分解，用棕色滴定管盛放硝酸银溶液；滴定终点时，溶液检测不到Cl－，c(Cl－)≤1.0×10－5mol·L－1，根据氯化银的溶度积常数可以计算出溶液中c(Ag＋)≥1.0×10－5mol·L－1，溶液中c(CrO42－)最低的浓度：c(CrO42－)=Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag＋)=1.12×10－12/(1.0×10－5)2=0.0112mol·L－1；

（5）X中钴、氨、氯的物质的量之比为1：6：3，则X的化学式为[Co(NH3)6]Cl3，制备X的反应中，Co的化合价升高，H2O2作氧化剂，因此反应方程式为2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2=2[Co(NH3)4]Cl3＋2H2O；

（6）n(CO2)=1.344L/（22.4L·mol－1）=0.06mol，根据化学式CoC2O4以及原子守恒，推出n(Co)=0.06mol/2=0.03mol，则氧化物中n(O)=(2.41g－0.03mol×59g·mol－1)/(16g·mol－1)=0.04mol，n(Co):n(O)=0.03：0.04=3：4，化学式为Co3O4。