Question

【題目】實驗室以H2O2作氧化劑，在大量氨和氯化銨存在下，選擇活性炭作為催化劑制備三氯化六氨合鈷(III)配合物(活性的二價鈷氨配合物氧化為惰性的三價鈷氨配合物)的流程如下：

已知：Co(NH3)6Cl3在不同溫度下水中的溶解度曲線如圖。

(一)三氯化六氨合鈷(III)配合物的制備

(1)步驟②中要冷卻至10℃再緩慢地邊攪拌邊加入H2O2溶液，這樣操作的目的是：________。

(2)實驗室制備三氯化六氮合鈷(III)總反應(yīng)化學(xué)方程式為：_______________________。

(3)實驗操作1為______________。操作2在[Co(NH3)6]Cl3溶液中加入濃鹽酸的目的是____________________________________________。

(4)實驗中用到減壓抽濾裝置如圖，當抽濾完畢或中途停止抽濾時，應(yīng)當采取的正確操作過程是_________________。

(二)產(chǎn)品中NH3含量的測定

現(xiàn)稱取0.1000g產(chǎn)品，在三頸燒瓶中發(fā)生如下反應(yīng)：

[Co(NH3)x]Cl3+3NaOH=Co(OH)3↓+xNH3↑+3NaCl(見下圖)，錐形瓶中裝有10.00mL c mol·L-1 H2SO4，加熱燒瓶，使NH3完全逸出。滴加2滴指示劑，用0.5000mol·L-1 NaOH標準溶液滴定，滴定達到終點時消耗NaOH溶液V mL。

(5)下列關(guān)于實驗的說法不正確的是______________。

A.第①步需在NH4Cl溶液中加入研細的CoCl2·6H2O晶體，目的是加速固體的溶解

B.原料NH4Cl的主要作用是抑制NH3·H2O的電離，有利于生成二價鈷氨配合物，不形成Cu(OH)2

C.減壓過濾涉及轉(zhuǎn)移溶液，具體是：用傾析法先轉(zhuǎn)移溶液，后開大水龍頭，待溶液快流盡時再轉(zhuǎn)移沉淀

D.第④步中使用含有鹽酸的沸水，促進產(chǎn)品的析出

E.滴定時加入的2滴指示劑是酚酞

(6)根據(jù)實驗(二)的數(shù)據(jù)計算：晶體中NH3的質(zhì)量分數(shù)為__________(用含字母的式子表示)。

Answer 1

【答案】防止溫度過高H2O2分解，NH3·H2O分解；降低反應(yīng)速率，防止反應(yīng)過于劇烈 2CoCl2·6H2O+10NH3+2NH4Cl+H2O22[Co(NH3)6]Cl3+14H2O 趁熱過濾 有利于[Co(NH3)6]Cl3晶體的析出（同離子效應(yīng)），提高產(chǎn)率 先打開活塞d，后關(guān)閉水龍頭 DE (0.34c-0.085V) ×100%

【解析】

（1）反應(yīng)物有H2O2、氨水，這兩個物質(zhì)都對熱不穩(wěn)定，使用時需要注意反應(yīng)的問題；此外，緩慢加入是為了防止反應(yīng)過于劇烈；

（2）根據(jù)題中的信息，該反應(yīng)的反應(yīng)物有CoCl2·6H2O、NH3、NH4Cl、H2O2，生成物有[Co(NH3)6]Cl3，H2O2的還原產(chǎn)物一般是H2O，據(jù)此寫出化學(xué)方程式并配平即可；

（3）向[Co(NH3)6]Cl3和活性炭的混合溶液中加入含濃HCl沸水，經(jīng)操作I得到[Co(NH3)6]Cl3溶液，則操作I為趁熱過濾；向[Co(NH3)6]Cl3溶液中加入濃HCl，可以促進[Co(NH3)6]Cl3晶體的析出（同離子效應(yīng)）；

（4）當抽濾完畢或中途停止抽濾時，應(yīng)當采取的正確操作過程是先打開活塞d，后關(guān)閉水龍頭；

（5）A、將固體研碎加入到溶液中，目的是加快溶解；

B、氨水中存在:NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-，運用平衡移動的原理分析；

C、該實驗操作正確；

D、加入含HCl的沸水后，經(jīng)過過濾得到[Co(NH3)6]Cl3溶液，顯然該操作不是為了析出固體；

E、滴定達到終點時，溶液中有NH4+，呈酸性，所以使用甲基橙作指示劑，；

（6）根據(jù)滴定計算即可。

（1）反應(yīng)物有H2O2、氨水，這兩個物質(zhì)都對熱不穩(wěn)定，使用時大多情況下需要低溫，防止這兩個物質(zhì)分解；此外，緩慢加入是為了防止反應(yīng)過于劇烈；

（2）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CoCl2·6H2O+10NH3+2NH4Cl+H2O22[Co(NH3)6]Cl3+14H2O；

（3）向[Co(NH3)6]Cl3和活性炭的混合溶液中加入含濃HCl沸水，經(jīng)操作I得到[Co(NH3)6]Cl3溶液，則操作I為趁熱過濾；向[Co(NH3)6]Cl3溶液中加入濃HCl，可以促進[Co(NH3)6]Cl3晶體的析出，提高產(chǎn)率；

（4）當抽濾完畢或中途停止抽濾時，應(yīng)當采取的正確操作過程是先打開活塞d，后關(guān)閉水龍頭；

（5）A正確；

B、氨水中存在:NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-，向溶液中加入NH4Cl，可以抑制NH3·H2O的電離，減小OH-的濃度，增大NH3的濃度，以促進二價鈷氨配合物的生成，抑制Cu(OH)2的生成，B正確；

C正確；

D、加入含HCl的沸水后，經(jīng)過過濾得到[Co(NH3)6]Cl3溶液，則該步驟不是為了促進產(chǎn)品的析出，D錯誤；

E、滴定達到終點時，溶液中有NH4+，呈酸性，所以使用甲基橙作指示劑，而不是用酚酞，E錯誤；

故選DE；

（6）n(NaOH)=V×10-3L×0.5mol/L=0.5V×10-3mol，由于2NaOH-H2SO4，則剩余H2SO4 0.25V×10-3mol，故吸收NH3的H2SO4有(0.01c-0.25V×10-3)mol，由于2NH3-H2SO4，則吸收的NH3有(0.02c-0.5V×10-3)mol，故晶體中NH3的質(zhì)量分數(shù)為×100%=(0.34c-0.085V) ×100%。