Question

15．某小组以CoCl₂•6H₂O、NH₄Cl、H₂O₂、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X．为测定其组成，进行如下实验．

①氨的测定：精确称取wgX，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V₁mLc₁ mol•L^-1的盐酸标准溶液吸收．蒸氨结束后取下接收瓶，用c₂ mol•L^-1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V2mLNaOH溶液．
②氯的测定：准确称取样品X，配成溶液后用AgNO₃标准溶液滴定，K₂CrO₄溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀不再消失为终点（Ag₂CrO₄为砖红色）．
回答下列问题：
（1）装置中安全管的作用原理是使A瓶中压强稳定．
（2）用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，应使用碱式滴定管，可使用的指示剂为酚酞或甲基橙．
（3）样品中氨的质量分数表达式为$\frac{（C{\;}_{1}V{\;}_{1}-C{\;}_{2}V{\;}_{2}）×10{\;}^{-3}mol×17g/mol}{wg}$×100%．
（4）测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好测定结果将偏低（填“偏高”或“偏低”）．
（5）测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是防止硝酸银见光分解；滴定终点时，若溶液中c（Ag⁺）=2.0×10^-5mol•L^-1，c（CrO₄^2-）为2.8×10^-3mol•L-¹．（已知：Ksp（Ag₂CrO₄）=1.12×10^-12）
（6）经测定，样品X中钴．氨．氯的物质的量之比为1：6：3，钴的化合价为+3，制备X的化学方程式为2CoCl₂+2NH₄Cl+10NH₃•H₂O+H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2[Co（NH₃）₆]Cl₃+12H₂O；X的制备过程中温度不能过高的原因是温度越高过氧化氢分解、氨气逸出，都会造成测量结果不准确．

Answer 1

分析 （1）通过2中液面调节A中压强；
（2）碱只能盛放在碱式滴定管中，酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中；NaOH溶液和盐酸溶液恰好反应后呈中性，可以选择酸性或碱性变色范围内的指示剂；
（3）根据氨气与和盐酸反应之间的关系式计算氨气的质量，再根据质量分数公式计算氨质量分数；
（4）若气密性不好，导致氨气的量偏低；
（5）硝酸银不稳定，见光易分解；根据离子积常数计算c（CrO₄^2-）；
（6）经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1：6：3，则其化学式为[Co（NH₃）₆]Cl₃，根据化合物中各元素化合价的代数和为0计算Co元素化合价；该反应中Co失电子、双氧水得电子，CoCl₂•6H₂O、NH₄Cl、H₂O₂、NH₃发生反应生成[Co（NH₃）₆]Cl₃和水；双氧水易分解、气体的溶解度随着温度的升高而降低．

解答 解：（1）无论三颈瓶中压强过大或过小，都不会造成危险，若过大，A在导管内液面升高，将缓冲压力，若过小，外界空气通过导管进入烧瓶，也不会造成倒吸，安全作用的原理是使A中压强稳定，故答案为：使A瓶中压强稳定；
（2）碱只能盛放在碱式滴定管中，酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中，所以用NaOH标准溶液确定过剩的HCl时，应使用碱式滴定管盛放NaOH溶液；NaOH溶液和盐酸溶液恰好反应后呈中性，可以选择酸性或碱性变色范围内的指示剂，甲基橙为酸性变色指示剂、酚酞为碱性变色指示剂，所以可以选取甲基橙或酚酞作指示剂，
故答案为：碱；酚酞或甲基橙；
（3）与氨气反应的n（HCl）=V₁×10^-3L×C₁mol•L^-1-C₂mol•L^-1 ×V₂×10^-3L=（C₁V₁-C₂V₂）×10^-3mol，根据氨气和HCl的关系式知，n（NH₃）=n（HCl）=（C₁V₁-C₂V₂）×10^-3mol，氨的质量分数=$\frac{（C{\;}_{1}V{\;}_{1}-C{\;}_{2}V{\;}_{2}）×10{\;}^{-3}mol×17g/mol}{wg}$×100%，故答案为：$\frac{（C{\;}_{1}V{\;}_{1}-C{\;}_{2}V{\;}_{2}）×10{\;}^{-3}mol×17g/mol}{wg}$×100%；
（4）若气密性不好，导致部分氨气泄漏，所以氨气质量分数偏低，故答案为：偏低；
（5）硝酸银不稳定，见光易分解，为防止硝酸银分解，用棕色滴定管盛放硝酸银溶液；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，
故答案为：防止硝酸银见光分解；2.8×10^-3；
（6）经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1：6：3，则其化学式为[Co（NH₃）₆]Cl₃，根据化合物中各元素化合价的代数和为0得Co元素化合价为+3价；该反应中Co失电子、双氧水得电子，CoCl₂•6H₂O、NH₄Cl、H₂O₂、NH₃•H₂O发生反应生成[Co（NH₃）₆]Cl₃和水，反应方程式为2CoCl₂+2NH₄Cl+10NH₃•H₂O+H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2[Co（NH₃）₆]Cl₃+12H₂O；双氧水易分解、气体的溶解度随着温度的升高而降低，所以X的制备过程中温度不能过高，
故答案为：+3；2CoCl₂+2NH₄Cl+10NH₃•H₂O+H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2[Co（NH₃）₆]Cl₃+12H₂O；温度越高过氧化氢分解、氨气逸出，都会造成测量结果不准确．

点评 本题考查了物质含量的测定，涉及难溶物的溶解平衡、氧化还原反应、物质含量的测定等知识点，明确实验原理是解本题关键，知道指示剂的选取方法，题目难度中等．