Question

【題目】（NH4)2Cr2O7可用作有機合成催化劑、媒染劑、顯影液等。某化學興趣小組對(NH4 )2Cr2O7的部分性質及組成進行探究。已知：Cr2O72-(橙色）+ H2O 2CrO42-（黃色）+ 2H+。請回答下列問題：

（1）取少量(NH4)2Cr2O7濃溶液于試管中，滴加足量濃KOH溶液，振蕩、微熱，觀察到的主要現象是______________。

（2）為探究(NH4)2Cr2O7 (摩爾質量為252 g/mol)加熱的分解產物，按下圖連接好儀器，加熱裝置略去，在A中加入5.040 g樣品進行實驗。

①儀器A的名稱是______________。

②連接好裝置，點燃酒精燈之前，先通入一段時間N2其目的為___________。

③反應結束后，依然要通一段時間的氮氣的原因是________________________。

④加熱A至恒重，觀察到D中溶液不變色，同時測得A中殘留物為Cr2O3、B中質量的變化為1.44 g，寫出重鉻酸銨加熱分解反應的化學方程式：____________________。

（3）實驗室常用甲醛法測定含(NH4)2Cr2O7的樣品中氮的質量分數（雜質不發生反應），其反應原理為 2Ba2++Cr2O72- + H2O = 2BaCrO 4↓+2H+、4NH4++6HCHO =3H++6H2O+(CH2)6N4H+ [滴定時，1 mo1 (CH2)6N4H+ 與 1 mo1 H+ 相當]，然后用 NaOH 標準溶液滴定反應生成的酸。

實驗步驟：稱取樣品5.600 g，配成500 mL溶液，移取25.00 mL樣品溶液于 250 mL錐形瓶中，用氯化鋇溶液使Cr2O72-完全沉淀后，加入10 mL 20.00 mol·L－1的中性甲醛溶液，搖勻、靜置5 min后，加入12滴酚酞試液，用0.200 mo1 L-1 NaOH 標準溶液滴定至終點。重復上述操作3次，最終滴定用去NaOH標準溶液體積的平均值為16.00 mL。

①若滴定終點時，俯視讀數，則測定結果_____(填“偏大” “偏小”或“無影響”)。

②滴定計算得該樣品中氮的質量分數為___________。

Answer 1

【答案】產生無色、有刺激性氣味的氣體；溶液由橙色變為黃色 硬質玻璃管 將裝置內空氣排盡 將A中分解產生的氣體全部趕入B中，防止產生實驗誤差 (NH4)2Cr2O7 = Cr2O3+N2↑+4H2O 偏小 8.00%

【解析】

(1)根據加入堿對平衡Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黃色)+2H+的影響，結合銨根離子的性質分析解答；

(2)①根據儀器A的結構分析判斷；②根據裝置內存在空氣分析解答；③反應結束后，裝置中仍殘留少量生成的氣體；④加熱A至恒重，觀察到D中溶液不變色，說明無氨氣生成，生成的是氮氣，同時測得A中殘留物為Cr2O3、B中質量的變化為1.44g，為吸收的水蒸氣，結合定量關系計算寫出化學方程式；

(3)根據沉淀重鉻酸根離子生成氫離子2xmol，銨根離子和甲醛反應生成氫離子相當于4molNH4+反應生成4molH+，利用氫離子物質的量和氫氧根物質的量相同計算解答。

(1)在試管中加入少量(NH4)2Cr2O7固體，溶液中存在滴加足量濃KOH溶液，振蕩、微熱，銨根離子與堿反應放出氨氣、氫離子濃度減小，溶液中的Cr2O72-(橙色)+H2O 2CrO42-(黃色)+2H+平衡正向進行，溶液顯黃色，因此觀察到的主要現象是：固體溶解；產生無色、有刺激性氣味的氣體；溶液由橙色變為黃色，故答案為：固體溶解；產生無色、有刺激性氣味的氣體，溶液由橙色變為黃色；

(2)①根據裝置圖，儀器A為硬質玻璃管，故答案為：硬質玻璃管；

②連接好裝置，點燃酒精燈之前，需進行的必要操作是：檢查裝置的氣密性后通入一段時間氮氣，將裝置內空氣排盡，故答案為：將裝置內空氣排盡；

③反應結束后，依然要通一段時間的氮氣的原因是：將A中分解產生的氣體全部趕入B中，防止產生實驗誤差，故答案為：將A中分解產生的氣體全部趕入B中，防止產生實驗誤差；

④(NH4)2Cr2O7 (摩爾質量為252g/mol)的分解產物，在A中加入5.040g樣品，物質的量==0.02mol，加熱A至恒重，觀察到D中溶液不變色，說明無氨氣生成，生成的是氮氣，同時測得A中殘留物為Cr2O3、B中質量的變化為1.44g，為吸收的水蒸氣物質的量==0.08mol，據此定量關系，反應的化學方程式為(NH4)2Cr2O7Cr2O3+N2↑+4H2O，故答案為：(NH4)2Cr2O7Cr2O3+N2↑+4H2O；

(3)①若滴定終點時，俯視讀數，讀取消耗氫氧化鈉溶液增小，則測定結果偏小，故答案為：偏小；

②反應原理為2Ba2++Cr2O72-+H2O=2BaCrO 4↓+2H+、4NH4++6HCHO=3H++6H2O+(CH2)6N4H+ [滴定時，1mo1(CH2)6N4H+與1mo1H+相當]，然后用NaOH標準溶液滴定反應生成的酸，設25.00 mL樣品溶液中含有(NH4)2Cr2O7的物質的量為x，則沉淀重鉻酸根離子時生成氫離子2xmol，銨根和甲醛反應生成氫離子相當于4molNH4+反應生成4molH+，用0.200mo1L-1 NaOH標準溶液滴定至終點。重復上述操作3次，最終滴定用去NaOH標準溶液體積的平均值為16.00mL，2x+2x=0.016L×0.200mol/L，解得：x=0.0008mol，則原樣品中含有(NH4)2Cr2O7的物質的量為0.0008mol×=0.016mol，該樣品中氮的質量分數=×100%=8.00%，故答案為：8.00%。