Question

【題目】三氯化鉻是化學合成中的常見物質,三氯化鉻易升華,在高溫下能被氧氣氧化,堿性條件下能被H2O2氧化為Cr(Ⅵ)。制三氯化鉻的流程如下:

(1)重鉻酸銨分解產生的三氧化二鉻(Cr2O3難溶于水)需用蒸餾水洗滌的原因是________,如何判斷其已洗滌干凈:_____

(2)已知CCl4沸點為76.8 ℃,為保證穩定的CCl4氣流,適宜加熱方式是______。

(3)用如圖裝置制備CrCl3時,主要步驟包括:①將產物收集到蒸發皿中;②加熱反應管至400 ℃,開始向三頸燒瓶中通入氮氣,使CCl4蒸氣經氮氣載入反應管進行反應,繼續升溫到650 ℃;③三頸燒瓶中裝入150 mL CCl4,并加熱CCl4,溫度控制在50～60 ℃之間;④反應管出口端出現了CrCl3升華物時,切斷加熱管式爐的電源;⑤停止加熱CCl4,繼續通入氮氣;⑥檢查裝置氣密性。正確的順序為:⑥→③→________。

(4)已知反應管中發生的主要反應有:Cr2O3+3CCl4 2CrCl3+3COCl2,因光氣有劇毒,實驗需在通風櫥中進行,并用乙醇處理COCl2,生成一種含氧酸酯(C5H10O3),用乙醇處理尾氣的化學方程式為_____。

(5)樣品中三氯化鉻質量分數的測定

稱取樣品0.330 0 g,加水溶解并定容于250 mL容量瓶中。移取25.00 mL于碘量瓶(一種帶塞的錐形瓶)中,加熱至沸騰后加入1 g Na2O2,充分加熱煮沸,適當稀釋,然后加入過量的2 mol/L H2SO4溶液至溶液呈強酸性,此時鉻以Cr2O72-存在,再加入1.1 g KI,塞上塞子,搖勻,于暗處靜置5分鐘后,加入1 mL指示劑,用0.025 0 mol/L硫代硫酸鈉溶液滴定至終點,平行測定三次,平均消耗標準硫代硫酸鈉溶液24.00 mL。已知Cr2O72-+6I-+14H+ 2Cr3++3I2+7H2O, 2Na2S2O3+I2 Na2S4O6+2NaI。

①該實驗可選用的指示劑名稱為______。

②移入碘量瓶的CrCl3溶液需加熱煮沸,加入Na2O2后也要加熱煮沸,其主要原因是____。

③樣品中無水三氯化鉻的質量分數為____(結果保留一位小數)。

Answer 1

【答案】除去其中的可溶性雜質(或除去固體表面的重鉻酸銨溶液) 取最后一次洗滌液于試管中,向其中加入適量氫氧化鈉濃溶液,加熱,取一片紅色石蕊試紙潤濕,粘在玻璃棒上,接近試管口,觀察試紙是否變藍,若不變藍,則說明已洗滌干凈(合理即可) 水浴加熱(并用溫度計指示溫度) ②→④→⑤→① COCl2+2C2H5OH C2H5OCOOC2H5+2HCl 淀粉溶液 除去其中溶解的氧氣,防止O2將I-氧化,產生誤差 96.1%

【解析】

重鉻酸銨分解不完全，還可能含有其它可溶性雜質；因為(NH4)2Cr2O7顯桔紅色，所以可以提供顏色來判斷；因為CCl4沸點為76.8°C，溫度比較低，因此保證穩定的CCl4氣流，可以通過水浴加熱來控制其流量；由(4)可知反應制備原理為Cr2O3+3CCl4→2CrCl3+3COCl2，四氯化碳在管式爐中反應管與Cr2O3反應，反應管出口端出現了CrCl3升華物時，切斷加熱管式爐的電源，停止加熱CCl4，繼續通入氮氣，將產物收集到蒸發皿；由分子式可知，COCl2中的2個Cl原子被2個-OC2H5代替，故乙醇與COCl2發生取代反應，-OC2H5取代氯原子生成C2H5OCOC2H5與HCl；利用Na2S2O3滴定生成I2，I2遇淀粉顯藍色，可以用淀粉作指示劑；溶液中有溶解的氧氣，氧氣可以氧化I-，若不除去其中溶解的氧氣使生成的I2的量增大，產生偏高的誤差；由Cr元素守恒及方程式可得關系式2Cr3+~Cr2O72-~3I2~6Na2S2O3，根據關系式計算。據此分析。

(1)重鉻酸銨分解不完全,還可能含有其他可溶性雜質，用蒸餾水洗滌除去其中的可溶性雜質或除去固體表面的重鉻酸銨溶液；因為(NH4)2Cr2O7屬于銨鹽，可以通過檢驗銨根離子的方法檢驗是否洗凈：取最后一次洗滌液于試管中，向其中加入適量氫氧化鈉濃溶液,加熱，取一片紅色石蕊試紙潤濕，粘在玻璃棒上，接近試管口，觀察試紙是否變藍，若不變藍，則說明已洗滌干凈；

(2)因為CCl4沸點為76.8 ℃，溫度比較低，因此為保證穩定的CCl4氣流，可以通過水浴加熱來控制，并用溫度計指示溫度；

(3)反應制備原理為Cr2O3+3CCl4→2CrCl3+3COCl2，四氯化碳在反應管中與Cr2O3反應，反應管出口端出現了CrCl3升華物時，切斷加熱管式爐的電源，停止加熱CCl4，繼續通入氮氣，將產物收集到蒸發皿，操作順序為：⑥→③→②→④→⑤→①；

(4)由該含氧酸酯的分子式可知COCl2中的2個Cl原子被2個—OC2H5代替，故乙醇與COCl2發生取代反應，—OC2H5取代氯原子生成C2H5OCOC2H5與HCl，方程式為COCl2+2C2H5OH→ C2H5OCOOC2H5+2HCl；

(5)①利用Na2S2O3標準溶液滴定生成的I2，I2遇淀粉顯藍色，可以用淀粉溶液作指示劑；②溶液中有溶解的氧氣，氧氣可以氧化I-，若不除去其中溶解的氧氣會使生成的I2的量增大，產生誤差；③設25.00 mL溶液中含有n(Cr3+)，由Cr元素守恒及方程式可得關系式：2Cr3+～Cr2O72-～3I2～6Na2S2O3，根據關系式計算：

故n(Cr3+)=，所以250 mL溶液中n'(Cr3+)=，根據Cr元素守恒可知n(CrCl3)=n'(Cr3+)=0.002 mol，所以樣品中m(CrCl3)=0.002 mol×158.5 g/mol=0.317g，故樣品中三氯化鉻的質量分數為。