Question

7．某實驗小組以粗鎳（含少量Fe和Cr雜質(zhì)）為原料制備Ni（NH₃）₆Cl₂，并測定相關組分的含量．制備流程示意圖如圖．

已知：①部分離子生成氫氧化物沉淀的pH（開始沉淀的pH按離子濃度為0.1mol•L^-1計算）如表所示．

	Fe3+	Cr3+	Ni2+
開始沉淀pH	1.5	4.3	6.9
完全沉淀pH	2.8	5.6	8.9

②Ni（OH）₂為綠色難溶物．Ni（NH₃）₆（NO₃）₂、Ni（NH₃）₆Cl₂均為可溶于水的藍紫色晶體，水溶液均顯堿性．
回答下列問題：
（1）實驗需要配制3.0mol•L^-1稀硝酸250mL．需要的玻璃儀器有燒杯、量筒、玻璃棒，膠頭滴管和250mL容量瓶．
（2）步驟（a）中Ni和濃硝酸反應的化學方程式為Ni+4（濃）HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ni（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
（3）步驟（b）首先加入試劑x調(diào)節(jié)溶液的pH約為6，過濾后再繼續(xù)加入X調(diào)節(jié)pH以得到綠色沉淀．
①調(diào)節(jié)pH約為6的原因是使Cr³⁺、Fe³⁺完全沉淀，而Ni²⁺未開始沉淀
②試劑X可以是C（填標號）．
A．H₂SO₄ B．Ni（OH）₂ C．NaOH D．Fe₂O₃  E．NiO
（4）步驟（c）和（d）中的反應都需要在冰水浴環(huán)境下進行，其作用除了可以減少氨水的揮發(fā)．還有降低溫度以降低產(chǎn)物的溶解度而析出
（5）NH₃含量的測定．[已知：Ni（NH₃）₆Cl₂+6HCl=NiCl₂+6NH₄Cl]
i．用電子天平稱量mg產(chǎn)品于錐形瓶中，用25mL水溶解后加入5mL的6mol•L^-1鹽酸，以甲基橙作指示劑，滴定至終點消耗0.500 0mol•L^-1 NaOH標準溶液V₁mL．
ii．空白試驗：不加入樣品重復實驗i．消耗NaOH標準溶液V₂ mL．
①NH₃的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{（V{\;}_{2}-V{\;}_{1}）×10{\;}^{-3}×8.5}{m}$×100%．
②在上述方案的基礎上，下列措施中能進一步提高測定準確度的有AD（填標號）．
A．適當提高稱量產(chǎn)品的質(zhì)量   B．用H₂SO₄溶液替代鹽酸C．用酚酞替代甲基橙    D．進行平行試驗．

Answer 1

分析 由實驗流程及物質(zhì)的性質(zhì)可知，濃硝酸加熱后離子主要有Ni²⁺、Cr³⁺、Fe³⁺，再加入試劑x調(diào)節(jié)溶液的pH約為6，使Cr³⁺、Fe³⁺完全沉淀，而Ni²⁺未開始沉淀，過濾后再繼續(xù)加入X調(diào)節(jié)pH以得到綠色沉淀即Ni（OH）₂，在加入稀硝酸、氨水，冰水浴結晶，過濾得到Ni（NH₃）₆（NO₃）₂的藍紫色晶體1，再加入鹽酸、氨水和氯化銨的混合溶液，再冰水浴結晶，過濾得到Ni（NH₃）₆Cl₂的藍紫色晶體2，最終得到產(chǎn)品，據(jù)此分析；
（1）根據(jù)配制一定物質(zhì)的量濃度溶液用到儀器所需要的最主要儀器來選擇；
（2）Ni和濃硝酸在加熱條件下反應生成Ni（NO₃）₂、NO₂和H₂O；
（3）①根據(jù)以上分析，加入試劑x調(diào)節(jié)溶液的pH約為6主要是除去鐵、鉻雜質(zhì)；
②根據(jù)試劑x的作用調(diào)節(jié)pH值到8.9得到綠色沉淀分析；
（4）根據(jù)冰水浴環(huán)境下即降低溫度以降低產(chǎn)物的溶解度而析出分析；
（5）①根據(jù)滴定終點結合Ni（NH₃）₆Cl₂+6HCl=NiCl₂+6NH₄Cl計算NH₃的質(zhì)量分數(shù)；
②適當提高稱量產(chǎn)品的質(zhì)量，數(shù)據(jù)過大能進一步提高測定準確度，進行平行試驗取平均值能進一步提高測定準確度．

解答 解：（1）實驗需要配制3.0mol•L^-1稀硝酸250mL．需要的玻璃儀器除了有燒杯、量筒、玻璃棒，膠頭滴管，還有250mL容量瓶，故答案為：250mL容量瓶；
（2）Ni和濃硝酸在加熱條件下反應生成Ni（NO₃）₂、NO₂和H₂O，化學方程式為，Ni+4（濃）HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ni（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Ni+4（濃）HNO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ni（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（3）①根據(jù)以上分析，加入試劑x調(diào)節(jié)溶液的pH約為6主要是使Cr³⁺、Fe³⁺完全沉淀，而Ni²⁺未開始沉淀，故答案為：使Cr³⁺、Fe³⁺完全沉淀，而Ni²⁺未開始沉淀；
②試劑x的作用是先調(diào)節(jié)pH約為6，后又要調(diào)節(jié)pH以得到綠色沉淀即要調(diào)到8.9，所以只有NaOH符合，故選：C；
故答案為：檢驗SO₄^2-的操作為：取少量溶液Z于試管中，然后加鹽酸，無沉淀產(chǎn)生，再加氯化鋇溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，證明有SO₄^2-；
（4）冰水浴環(huán)境下其作用除了可以減少氨水的揮發(fā)，還有可以降低溫度以降低產(chǎn)物的溶解度而析出，故答案為：降低溫度以降低產(chǎn)物的溶解度而析出；
（5）①根據(jù)滴定，則不加入樣品比加入mg產(chǎn)品多消耗氫氧化鈉為（V₂-V₁）×10^-3×0.500mol，所以mg產(chǎn)品NH₃的物質(zhì)的量為（V₂-V₁）×10^-3×0.500mol，則NH₃的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{（V{\;}_{2}-V{\;}_{1}）×10{\;}^{-3}×0.500mol×17g/mol}{mg}$×100%=$\frac{（V{\;}_{2}-V{\;}_{1}）×10{\;}^{-3}×8.5}{m}$×100%，故答案為：$\frac{（V{\;}_{2}-V{\;}_{1}）×10{\;}^{-3}×8.5}{m}$×100%；
②適當提高稱量產(chǎn)品的質(zhì)量，數(shù)據(jù)過大能進一步提高測定準確度，進行平行試驗取平均值能進一步提高測定準確度，而用H₂SO₄溶液替代鹽酸、用酚酞替代甲基橙對實驗基本沒影響，故選：AD．

點評 本題主要考查了物質(zhì)的制備及其相關組分的含量的測定等知識，較為綜合，掌握實驗方案的設計原理是解答的關鍵，題目難度中等．