Question

20．某實(shí)驗(yàn)小組以CoCl₂•6H₂O、過(guò)氧化氫、液氨、氯化銨固體為原料，在活性炭催化下，合成了橙黃色晶體X．為確定其組成，他們進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
①氨的測(cè)定：精確稱(chēng)取w gX，加適量水溶解，注入下圖所示的蒸餾燒瓶中（挾持和加熱儀器略去），然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，加熱燒瓶將氨蒸出，用V₁mLc₁mol•L^-1的鹽酸吸收蒸出的氨，然后取下a，用c₂ mol•L^-1 NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)剩的HCl，終點(diǎn)時(shí)消耗V₂ mLNaOH溶液．
②氯的測(cè)定：準(zhǔn)確稱(chēng)取樣品X配成溶液，用K₂CrO₄溶液為指示劑，在棕色滴定管中用AgNO₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至出現(xiàn)磚紅色沉淀不再消失為終點(diǎn)（Ag₂CrO₄為磚紅色）．
回答下列問(wèn)題：
（1）X的制備過(guò)程中，溫度不能過(guò)高，其原因是溫度過(guò)高過(guò)氧化氫分解，氨氣逸出．
（2）儀器a的名稱(chēng)是錐形瓶；測(cè)定氨前應(yīng)該對(duì)裝置進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)，若氣密性不好則測(cè)定結(jié)果將偏低（填“偏高”或“偏低”）．
（3）樣品中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為$\frac{（{C}_{1}{V}_{1}-{C}_{2}{V}_{2}）×1{0}^{-3}×17}{W}×100%$．
（4）測(cè)定氯的過(guò)程中，使用棕色滴定管的原因是防止硝酸銀見(jiàn)光分解；滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液中已檢測(cè)不到Cl^-[c（Cl^-）≤1.0×10^-5mol•L^-1]，則出現(xiàn)磚紅色沉淀時(shí)，溶液中c（CrO₄^2-）的最小值為0.0112mol•L^-1．[已知：K_sp（AgCl）=1.0×10^-10，K_sp（Ag₂CrO₄）=1.12×10^-12]
（5）經(jīng)測(cè)定分析，樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為1：6：3，則制備X的化學(xué)方程式為2CoCl₂+2NH₄Cl+10NH₃+H₂O₂=2[Co（NH₃）₆]Cl₃+2H₂O．
（6）某同學(xué)向CoCl₂溶液中加入足量（NH₄）₂C₂O₄得到CoC₂O₄沉淀，在空氣中煅燒CoC₂O₄生成鈷氧化物和CO₂，測(cè)得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41g，CO₂的體積為1.344L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則所得鈷氧化物的化學(xué)式為Co₃O₄．

Answer 1

分析 （1）雙氧水易分解、氣體的溶解度隨著溫度的升高而降低；
（2）根據(jù)儀器a的特征及常見(jiàn)儀器的名稱(chēng)解答；若氣密性不好，氨氣泄漏，測(cè)定結(jié)果偏低；
（3）根據(jù)氨氣與和鹽酸反應(yīng)之間的關(guān)系式計(jì)算氨氣的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）硝酸銀不穩(wěn)定，見(jiàn)光易分解；根據(jù)離子積常數(shù)計(jì)算c（CrO₄^2-）；
（5）經(jīng)測(cè)定，樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為1：6：3，則其化學(xué)式為[Co（NH₃）₆]Cl₃，該反應(yīng)中Co失電子、雙氧水得電子，CoCl₂、NH₄Cl、H₂O₂、NH₃發(fā)生反應(yīng)生成[Co（NH₃）₆]Cl₃和水；
（6）煅燒CoC₂O₄生成鈷氧化物和CO₂，測(cè)得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41g，CO₂的體積為1.344L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），根據(jù)n（CO₂）=$\frac{V}{Vm}$計(jì)算二氧化碳的物質(zhì)的量，根據(jù)化學(xué)式可知n（Co）=$\frac{1}{2}$n（CO₂），根據(jù)質(zhì)量守恒計(jì)算出氧元素的物質(zhì)的量，據(jù)此求解化學(xué)式．

解答 解：（1）雙氧水易分解、氣體的溶解度隨著溫度的升高而降低，氨氣逸出，都會(huì)造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，所以X的制備過(guò)程中溫度不能過(guò)高，
故答案為：溫度過(guò)高過(guò)氧化氫分解，氨氣逸出；
（2）儀器a為錐形瓶，若氣密性不好，導(dǎo)致部分氨氣泄漏，所以氨氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，
故答案為：錐形瓶； 偏低；
（3）與氨氣反應(yīng)的n（HCl）=V₁×10^-3L×C₁mol•L^-1-C₂mol•L^-1 ×V₂×10^-3L=（C₁V₁-C₂V₂）×10^-3mol，根據(jù)氨氣和HCl的關(guān)系式知，n（NH₃）=n（HCl）=（C₁V₁-C₂V₂）×10^-3mol，氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{（{C}_{1}{V}_{1}-{C}_{2}{V}_{2}）×1{0}^{-3}×17}{W}$×100%，
故答案為：$\frac{（{C}_{1}{V}_{1}-{C}_{2}{V}_{2}）×1{0}^{-3}×17}{W}$×100%；
（4）硝酸銀不穩(wěn)定，見(jiàn)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，滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液中已檢測(cè)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，
故答案為：防止硝酸銀見(jiàn)光分解；0.0112；
（5）經(jīng)測(cè)定，樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為1：6：3，則其化學(xué)式為[Co（NH₃）₆]Cl₃，該反應(yīng)中Co失電子、雙氧水得電子，CoCl₂、NH₄Cl、H₂O₂、NH₃發(fā)生反應(yīng)生成[Co（NH₃）₆]Cl₃和水，反應(yīng)方程式為2CoCl₂+2NH₄Cl+10NH₃+H₂O₂=2[Co（NH₃）₆]Cl₃+2H₂O；
故答案為：2CoCl₂+2NH₄Cl+10NH₃+H₂O₂=2[Co（NH₃）₆]Cl₃+2H₂O；
（6）煅燒CoC₂O₄生成鈷氧化物和CO₂，測(cè)得充分煅燒后固體質(zhì)量為2.41g，CO₂的體積為1.344L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），n（CO₂）=$\frac{1.344L}{22.4L/mol}$=0.06mol，由化學(xué)式可知n（Co）=0.06mol×$\frac{1}{2}$=0.03mol，則氧化物中n（O）=$\frac{2.41g-0.03mol×59g/mol}{16g/mol}$=0.04mol，則n（Co）：n（O）=0.03mol：0.04mol=3：4，所以鈷氧化物的化學(xué)式為Co₃O₄，
故答案為：Co₃O₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)含量的測(cè)定，涉及難溶物的溶解平衡、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)式的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．