Question

【題目】某實驗小組以CoCl2·6H2O、過氧化氫、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，他們進行了如下實驗：

①氨的測定：精確稱取wgX，加適量水溶解，注入下圖所示的蒸餾燒瓶中(夾持和加熱儀器略去)，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，然后取下錐形瓶，用c2 mol·L－1 NaOH標準溶液滴定過剩的HCl。.終點時消耗V2 mLNaOH溶液。

②氯的測定：準確稱取樣品X配成溶液，用K2CrO4溶液為指示劑，用AgNO3標準溶液滴定，至出現磚紅色沉淀不再消失為終點(Ag2CrO4為磚紅色)

回答下列問題：

（1）X的制備過程中，溫度不能過高，其原因是____________________________

（2）儀器a的名稱是________________；測定氨前應該對裝置進行氣密性檢驗，若氣密性不好則測定結果將________(填“偏高”或“偏低”).該滴定過程中選擇________做指示劑。

（3）樣品中氨的質量分數表達式為_____________________________。

（4）測定氯的過程中，AgNO3標準溶液置于_________（填“無色”或“棕色”）滴定管中；滴定終點時，溶液中已檢測不到Cl－[c(Cl－)≤1.0×10－5 mol·L－1]，則出現磚紅色沉淀時，溶液中c(CrO42－)的最小值為_____________mol·L－1。[已.知：Ksp(AgCl)=1.0×10－10，Ksp( Ag2CrO4)=1.12×10－12]

（5）經測定分析，樣品X中鈷、氨和氯的物質的量之比為1：6：3，則制備X的化學方程式為________________________________________。

（6）某同學向CoCl2溶液中加入足量(NH4)2C2O4得到CoC2O4沉淀，在空氣中煅燒CoC2O4生成鉆氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質量為2.41g，CO2的體積為1.344L(標準狀況)，則所得鈷氧化物的化學式為________________。

Answer 1

【答案】溫度過高過氧化氫分解，氨氣逸出 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）根據題中所給信息，制備X所需的原料有過氧化氫和液氨，溫度過高，過氧化氫分解，液氨轉化成氨氣逸出；

（2）根據儀器a特點，儀器a為直形冷凝管；氣密性不好，氨氣泄漏，吸收氨氣的量減少，測定結果偏低；根據題中信息，蒸出的氨氣被鹽酸吸收，生成NH4Cl，溶液顯酸性，因此用NaOH滴定過剩的HCl，使用的指示劑為甲基橙；

（3）①中與氨氣反應的n(HCl)=(V1×10－3L×c1mol·L－1－V2×10－3L×c2mol·L－1)=(V1c1－V2c2)mol，根據氨氣與HCl反應：NH3＋HCl=NH4Cl，則有n(NH3)=n(HCl)=(V1c1－V2c2)mol，即氨的質量分數為×100%；

（4）AgNO3不穩定，見光分解，為防止硝酸銀分解，用棕色滴定管盛放硝酸銀溶液；滴定終點時，溶液檢測不到Cl－，c(Cl－)≤1.0×10－5mol·L－1，根據氯化銀的溶度積常數可以計算出溶液中c(Ag＋)≥1.0×10－5mol·L－1，溶液中c(CrO42－)最低的濃度：c(CrO42－)=Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag＋)=1.12×10－12/(1.0×10－5)2=0.0112mol·L－1；

（5）X中鈷、氨、氯的物質的量之比為1：6：3，則X的化學式為[Co(NH3)6]Cl3，制備X的反應中，Co的化合價升高，H2O2作氧化劑，因此反應方程式為2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2=2[Co(NH3)4]Cl3＋2H2O；

（6）n(CO2)=1.344L/（22.4L·mol－1）=0.06mol，根據化學式CoC2O4以及原子守恒，推出n(Co)=0.06mol/2=0.03mol，則氧化物中n(O)=(2.41g－0.03mol×59g·mol－1)/(16g·mol－1)=0.04mol，n(Co):n(O)=0.03：0.04=3：4，化學式為Co3O4。