Question

5．三氯化鉻是化學(xué)合成中的常見(jiàn)物質(zhì)，三氯化鉻易升華，在高溫下能被氧氣氧化．
制備三氯化鉻的流程如圖1所示：

（1）重鉻酸銨分解產(chǎn)生的三氧化二鉻（Cr₂O₃難溶于水）需用蒸餾水洗滌，如何用簡(jiǎn)單方法判斷其已洗滌干凈？最后一次洗滌的流出液呈無(wú)色．
（2）已知CCl₄沸點(diǎn)為76.8℃，為保證穩(wěn)定的CCl₄氣流，適宜的加熱方式是水浴加熱（并用溫度計(jì)指示溫度）．
（3）用如圖2裝置制備CrCl₃時(shí)，反應(yīng)管中發(fā)生的主要反應(yīng)為：Cr₂O₃+3CCl₄═2CrCl₃+3COCl₂，則向三頸燒瓶中通入N₂的作用：
①趕盡反應(yīng)裝置中的氧氣；
②鼓氣使反應(yīng)物進(jìn)入管式爐中進(jìn)行反應(yīng)．
（4）樣品中三氯化鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定：稱(chēng)取樣品0.3000g，加水溶解并定容于250mL容量瓶中．移取25.00mL于碘量瓶（一種帶塞的錐形瓶）中，加熱至沸騰后加入1g Na₂O₂，充分加熱煮沸，適當(dāng)稀釋?zhuān)�然后加入過(guò)量2mol•L^-1H₂SO₄至溶液呈強(qiáng)酸性，此時(shí)鉻以Cr₂O₇^2-存在，再加入1.1g KI，加塞搖勻，充分反應(yīng)后鉻完全以Cr³⁺存在，于暗處?kù)o置5min后，加入1mL指示劑，用0.0250mol•L^-1標(biāo)準(zhǔn)Na₂S₂O₃溶液滴定至終點(diǎn)，平行測(cè)定三次，平均消耗標(biāo)準(zhǔn)Na₂S₂O₃溶液21.00mL．（已知：2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI）
①滴定實(shí)驗(yàn)可選用的指示劑名稱(chēng)為淀粉，判定終點(diǎn)的現(xiàn)象是最后一滴滴入時(shí)，藍(lán)色恰好完全褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色；若滴定時(shí)振蕩不充分，剛看到局部變色就停止滴定，則會(huì)使樣品中無(wú)水三氯化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)量結(jié)果偏低（填“偏高”“偏低”或“無(wú)影響”）．
②加入Na₂O₂后要加熱煮沸，其主要原因是除去其中溶解的氧氣，防止氧氣將I^-氧化，產(chǎn)生偏高的誤差．
③加入KI時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O．
④樣品中無(wú)水三氯化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.5%．

Answer 1

分析 根據(jù)流程圖知，重鉻酸銨分解產(chǎn)生的三氧化二鉻（Cr₂O₃難溶于水）、氮?dú)夂退�，然后洗滌、烘干得到Cr₂O₃，在加熱條件下，在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)Cr₂O₃+3CCl₄═2CrCl₃+3COCl₂，三氯化鉻易升華，在高溫下能被氧氣氧化，為防止三氯化鉻被氧化，通入氮?dú)�，且充入的氮�(dú)饽苁狗磻?yīng)物進(jìn)入管式爐中進(jìn)行反應(yīng)；最后得到無(wú)水三氯化鉻；
（1）重鉻酸銨分解不完全，還可能含有其它可溶性雜質(zhì)；因?yàn)椋∟H₄）₂Cr₂O₇顯桔紅色，所以可以提供顏色來(lái)判斷；
（2）因?yàn)镃Cl₄沸點(diǎn)為76.8℃，溫度比較低，因此保證穩(wěn)定的CCl₄氣流，可以通過(guò)水浴加熱來(lái)控制其流量；
（3）氮?dú)獠荒苎趸�三氯化鉻且充入氮?dú)饽苁狗磻?yīng)物進(jìn)入管式爐中進(jìn)行反應(yīng)；
（4）①利用Na₂S₂O₃滴定生成I₂，I₂遇淀粉顯藍(lán)色；滴入最后一滴時(shí)，如果溶液顏色在半分鐘內(nèi)不變色，則達(dá)到滴定終點(diǎn)；
若滴定時(shí)振蕩不充分，剛看到局部變色就停止滴定，則會(huì)使樣品中無(wú)水三氯化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)量結(jié)果偏低；
②溶液中有溶解的氧氣，氧氣可以氧化I^-氧化；
③Cr₂O₇^2-和I^-發(fā)生氧化還原生成碘單質(zhì)和鉻離子；
④由Cr元素守恒及方程式可得關(guān)系式2Cr³⁺+～Cr₂O₇^2-～3I₂～6Na₂S₂O₃，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算．

解答 解：根據(jù)流程圖知，重鉻酸銨分解產(chǎn)生的三氧化二鉻（Cr₂O₃難溶于水）、氮?dú)夂退�，然后洗滌、烘干得到Cr₂O₃，在加熱條件下，在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)Cr₂O₃+3CCl₄═2CrCl₃+3COCl₂，三氯化鉻易升華，在高溫下能被氧氣氧化，為防止三氯化鉻被氧化，通入氮?dú)�，且充入的氮�(dú)饽苁狗磻?yīng)物進(jìn)入管式爐中進(jìn)行反應(yīng)；最后得到無(wú)水三氯化鉻；
（1）因?yàn)椋∟H₄）₂Cr₂O₇顯桔紅色，最后一次洗滌的流出液呈無(wú)色，說(shuō)明洗滌干凈，
故答案為：最后一次洗滌的流出液呈無(wú)色；
（2）因?yàn)镃Cl₄沸點(diǎn)為76.8℃，溫度比較低，因此保證穩(wěn)定的CCl₄氣流，可以通過(guò)水浴加熱來(lái)控制其流量，并用溫度計(jì)指示溫度，
故答案為：水浴加熱（并用溫度計(jì)指示溫度）；
（3）氮?dú)獠荒苎趸�三氯化鉻且充入氮?dú)饽苁狗磻?yīng)物進(jìn)入管式爐中進(jìn)行反應(yīng)，為防止三氯化鉻被氧化且使反應(yīng)物進(jìn)入管式爐中進(jìn)行反應(yīng)，充入氮?dú)猓?br />故答案為：①趕盡反應(yīng)裝置中的氧氣；
②鼓氣使反應(yīng)物進(jìn)入管式爐中進(jìn)行反應(yīng)；
（4）①利用Na₂S₂O₃滴定生成I₂，I₂遇淀粉顯藍(lán)色，所以可以用淀粉作指示劑；滴入最后一滴時(shí)，如果溶液顏色在半分鐘內(nèi)不變色，則達(dá)到滴定終點(diǎn)；
若滴定時(shí)振蕩不充分，剛看到局部變色就停止滴定，則會(huì)使樣品中無(wú)水三氯化鉻反應(yīng)不完全，所以導(dǎo)致它的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)量結(jié)果偏低；
故答案為：淀粉；最后一滴滴入時(shí)，藍(lán)色恰好完全褪去，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色；偏低；
②溶液中有溶解的氧氣，氧氣可以氧化I^-氧化，若不除去其中溶解的氧氣使生成的I₂的量增大，產(chǎn)生偏高的誤差，故加熱煮沸，其主要原因是：除去其中溶解的氧氣，防止氧氣將I^-氧化，產(chǎn)生偏高的誤差．
故答案為：除去其中溶解的氧氣，防止氧氣將I^-氧化，產(chǎn)生偏高的誤差；
③Cr₂O₇^2-和I^-發(fā)生氧化還原生成碘單質(zhì)和鉻離子，離子方程式為Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O，故答案為：Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺═2Cr³⁺+3I₂+7H₂O；
④令25.00mL溶液中n（Cr³⁺），由Cr元素守恒及方程式可得關(guān)系式2Cr³⁺+～Cr₂O₇^2-～3I₂～6Na₂S₂O₃，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算．
2Cr³⁺+～Cr₂O₇^2-～3I₂～6Na₂S₂O₃，
2                     6
n（Cr³⁺）            0.0250mol/L×0.021L
故n（Cr³⁺）=0.0250mol/L×0.021L×$\frac{1}{3}$所以250mL溶液中n′（Cr³⁺）=0.0250mol/L×0.021L×$\frac{1}{3}$×$\frac{250mL}{25mL}$=0.00175mol，根據(jù)Cr元素守恒可知n（CrCl₃）=n′（Cr³⁺）=0.00175mol，所以樣品中m（CrCl₃）=0.00175mol×158.5g/mol=0.2774g，故樣品中無(wú)水三氯化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.2774g}{0.3g}$×100%=92.5%，
故答案為：92.5%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)的實(shí)驗(yàn)方案原理的理解與評(píng)價(jià)、物質(zhì)組成含量的測(cè)定、滴定應(yīng)用、化學(xué)計(jì)算等，題目難度較大，理清實(shí)驗(yàn)原理是關(guān)鍵，難點(diǎn)是（4）題計(jì)算，易錯(cuò)點(diǎn)是基本實(shí)驗(yàn)操作，題目難度中等．