Question

20．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w gX，加适量水溶解，注入下图所示的蒸馏烧瓶中（挟持和加热仪器略去），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a，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，在棕色滴定管中用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，其原因是温度过高过氧化氢分解，氨气逸出．
（2）仪器a的名称是锥形瓶；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偏低（填“偏高”或“偏低”）．
（3）样品中氨的质量分数表达式为$\frac{（{C}_{1}{V}_{1}-{C}_{2}{V}_{2}）×1{0}^{-3}×17}{W}×100%$．
（4）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，溶液中已检测不到Cl^-[c（Cl^-）≤1.0×10^-5mol•L^-1]，则出现砖红色沉淀时，溶液中c（CrO₄^2-）的最小值为0.0112mol•L^-1．[已知：K_sp（AgCl）=1.0×10^-10，K_sp（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2CoCl₂+2NH₄Cl+10NH₃+H₂O₂=2[Co（NH₃）₆]Cl₃+2H₂O．
（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生成钴氧化物和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Co₃O₄．

Answer 1

分析 （1）双氧水易分解、气体的溶解度随着温度的升高而降低；
（2）根据仪器a的特征及常见仪器的名称解答；若气密性不好，氨气泄漏，测定结果偏低；
（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）硝酸银不稳定，见光易分解；根据离子积常数计算c（CrO₄^2-）；
（5）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，该反应中Co失电子、双氧水得电子，CoCl₂、NH₄Cl、H₂O₂、NH₃发生反应生成[Co（NH₃）₆]Cl₃和水；
（6）煅烧CoC₂O₄生成钴氧化物和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），根据n（CO₂）=$\frac{V}{Vm}$计算二氧化碳的物质的量，根据化学式可知n（Co）=$\frac{1}{2}$n（CO₂），根据质量守恒计算出氧元素的物质的量，据此求解化学式．

解答 解：（1）双氧水易分解、气体的溶解度随着温度的升高而降低，氨气逸出，都会造成测量结果不准确，所以X的制备过程中温度不能过高，
故答案为：温度过高过氧化氢分解，氨气逸出；
（2）仪器a为锥形瓶，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：锥形瓶； 偏低；
（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=$\frac{（{C}_{1}{V}_{1}-{C}_{2}{V}_{2}）×1{0}^{-3}×17}{W}$×100%，
故答案为：$\frac{（{C}_{1}{V}_{1}-{C}_{2}{V}_{2}）×1{0}^{-3}×17}{W}$×100%；
（4）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，滴定终点时，溶液中已检测不到Cl^-，K_sp（AgCl）=1.0×10^-10，溶液中c（Cl^-）≤1.0×10^-5mol•L^-1]，c（Ag⁺）≥1.0×10^-5 mol•L^-1，K_sp（Ag₂CrO₄）=1.12×10^-12，c（CrO₄^2-）=$\frac{{K}_{SP}}{{C}^{2}（A{g}^{+}）}$=$\frac{1.12×1{0}^{-12}}{（1×1{0}^{-5}）^{2}}$=0.0112mol•L^-1，
故答案为：防止硝酸银见光分解；0.0112；
（5）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，该反应中Co失电子、双氧水得电子，CoCl₂、NH₄Cl、H₂O₂、NH₃发生反应生成[Co（NH₃）₆]Cl₃和水，反应方程式为2CoCl₂+2NH₄Cl+10NH₃+H₂O₂=2[Co（NH₃）₆]Cl₃+2H₂O；
故答案为：2CoCl₂+2NH₄Cl+10NH₃+H₂O₂=2[Co（NH₃）₆]Cl₃+2H₂O；
（6）煅烧CoC₂O₄生成钴氧化物和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），n（CO₂）=$\frac{1.344L}{22.4L/mol}$=0.06mol，由化学式可知n（Co）=0.06mol×$\frac{1}{2}$=0.03mol，则氧化物中n（O）=$\frac{2.41g-0.03mol×59g/mol}{16g/mol}$=0.04mol，则n（Co）：n（O）=0.03mol：0.04mol=3：4，所以钴氧化物的化学式为Co₃O₄，
故答案为：Co₃O₄．

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、化学式的计算等知识点，明确实验原理是解本题关键，题目难度中等．