Question

【定量实验设计】某研究性学习小组查阅资料获得晶体M的制备原理，他们进行如下探究：

【制备晶体】

以CrCl2•4H2O、过氧化氢、液氨、氯化铵固体为原料，在活性炭催化下，合成了晶体M。

（1）溶液中分离出晶体M的操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。

他们用冰水和饱和食盐水的混合物洗涤晶体M，其目的是                       。

制备过程中需要加热，但是，温度过高造成的后果是                           。

【测定组成】

为了测定M晶体组成，他们设计如下实验。装置如图所示（加热仪器和固定仪器省略）。

为确定其组成，进行如下实验：

①氨的测定：精确称M晶体，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20% NaOH溶液，通入水蒸气，将样品溶液中的氨全部蒸出，用一定量的盐酸溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用一定浓度的NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗一定体积的 NaOH溶液。

②氯的测定：准确称取a g样品M溶于蒸馏水，配成100 mL溶液。量取25.00 mL配制的溶液用c mol·L1AgNO3标准溶液滴定，滴加3滴0.01 mol·L1K2CrO4溶液(作指示剂)，至出现砖红色沉淀不再消失为终点（Ag2CrO4为砖红色），消耗AgNO3溶液为b mL。

（2）安全管的作用是                    。

（3）用氢氧化钠标准溶液滴定过量的氯化氢，部分操作步骤是检查滴定管是否漏液、用蒸馏水洗涤、             、排滴定管尖嘴的气泡、                   、滴定、读数、记录并处理数据；下列操作或情况会使测定样品中NH3的质量分数偏高的是       （填代号）。

A．装置气密性不好           B．用酚酞作指示剂

C．滴定终点时俯视读数       D．滴定时NaOH溶液外溅

（4）已知：硝酸银热稳定性差；Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×1012，Ksp(AgCl)＝1.8×1010

选择棕色滴定管盛装标准浓度的硝酸银溶液，滴定终点时，若溶液中

c(CrO42)为2.8×103 mol·L1，则c(Ag+)＝               。

（5）根据上述实验数据，列出样品M中氯元素质量分数计算式                。

如果滴加K2CrO4溶液过多，测得结果会                （填：偏高、偏低或无影响）。

（6）经测定，晶体M中铬、氨和氯的质量之比为104∶136∶213。写出制备M晶体的化学方程式                              。

Answer 1

【答案】

（1）降低晶体溶解度（1分）加快双氧水分解和液氨挥发（1分）

（2）平衡气压（1分）

（3）用标准NaOH溶液润洗（1分）

调节碱式滴定管内液面至0刻度或0刻度以下（1分）C（2分）

（4）2.0×105mol·L1（2分）

（5）×100%（2分）偏低（2分）

（6）2CrCl2＋H2O2＋6NH3＋2NH4Cl2Cr(NH3)4Cl3＋2H2O（2分）

【解析】

（1）晶体析出后过滤得到晶体，用冰饱和食盐水洗涤晶体，目的是减少晶体M溶解量。

双氧水受热易分解、液氨易挥发，加热温度过高，导致反应物损失。

（2）A装置用于提供水蒸汽，需要加热。导管起平衡气压作用。

（3）滴定管经检漏之后，用标准氢氧化钠溶液润洗、调节液面至0刻度及0刻度以下才能读数，因为滴定管0刻度在上方。A项，装置漏气，部分氨气扩散了，测定的NH3质量分数偏低，错误。B项，强碱滴定强酸可以选择甲基橙作或酚酞作指示剂，不会导致误差，错误。C项，滴定终点时俯视读数，读数小于实际体积，测定消耗氢氧化钠溶液体积偏小，NH3质量分数偏高，正确。D项，滴定液外溅，导致测得剩余盐酸体积偏大，NH3质量分数偏小，错误。故答案选C。

（4）硝酸银易分解，类似浓硝酸，应选择棕色滴定管盛装硝酸银溶液。

Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag)•c(CrO42)，c(Ag)＝＝mol·L1＝

2.0×105mol·L1。

（5）Ag＋Cl＝AgCl(s)，ω(Cl)＝×100%，计算式就是计算结果的过程表达式，不化简。在计算式中要带各物理量的单位，且数据取自题目中，体现思维过程。由铬酸银、氯化银的溶度积知，铬酸银的溶解度比氯化银稍大一些。如果滴加铬酸钾溶液过多，会提前生成铬酸银，即氯离子没有完全转化成氯化银，导致提前指示终点，测得氯元素质量分数偏低。

（6）n(Cr)∶n(NH3)∶n(Cl)＝∶∶＝1∶4∶3，M的化学式为Cr(NH3)4Cl3。M中铬元素化合价为＋3，化学方程式为2CrCl2＋H2O2＋6NH3＋2NH4Cl2Cr(NH3)4Cl3＋2H2O