Question

【題目】小倩同學了解到：外國人把中國稱為“China”，在英文中與瓷器是同一個單詞。“青花瓷”又是在中國瓷器中最具代表性的。繪制青花瓷紋飾的原料中主要含有氧化鈷（CoO）。

她查閱元素周期表發現鈷（讀音： ）元素符號為Co，在周期表中與鐵元素同位于第4周期、第Ⅷ族。

（提出問題）小倩同學產生疑問：為什么鈷和鐵都在第Ⅷ族呢？

（尋求幫助）

（1）（咨詢老師）得知：因為鐵與鈷兩種元素原子的結構具有相同點（見右圖），使得二者的化學性質相似。因此把這兩種元素放在一起。請你幫助小倩完成下列問題：

①鈷元素在元素周期表中的原子序數為_______，一個鈷原子比一個鐵原子多一個_____（填序號）。

a.中子

b.電子

c.質子

d.電子層

②鐵原子與鈷原子具有相同的___（填序號，下同）。元素的化學性質主要與原子的______有關，因此二者的化學性質相似。

a.核電荷數

b.核外電子數

c.電子層數

d.最外層電子數

③在化學反應中，金屬鈷和鐵一樣，也能與稀鹽酸發生反應放出氫氣，反應的化學方程式為_____；鈷在氧氣中燃燒生成Co3O4，化學方程式為_________。

（2）（查閱資料）鈷元素有著廣泛的用途：鈷及其化合物在材料生產、化工生產、醫療中都有著廣泛的應用。鈷在電池制造中需求量增長很快，鈷酸鋰（已知：化學式為LiCoO2，鋰元素化合價為+1）常用作手機電池的正極材料,其中鉆元素的化合價為____________。

（深入探討）

（產生問題）既然鈷與鐵的單質具有相似的性質，那么兩種元素的化合物是否也有相似的化學性質？

（設計并實驗驗）

（1）根據所學知識，同學們已知下列反應可以進行，并進行實驗：

觀察記錄實驗現象：氧化亞鐵為黑色固體；實驗a中，隨著稀鹽酸的加入，黑色固體逐漸溶解，溶液呈現淺綠色；實驗b中，加入氫氧化鈉溶液后出現白色沉淀，靜置在空氣中，沉淀物顏色發生變化，最后變為紅褐色。（查閱資料得知：原因是溶液中的Fe（OH）2遇空氣中的氧氣生成Fe（OH）3）

（2）同學們欲探究鈷元素化合物的性質，設計并進行了如下實驗：

請你依據實驗現象，完成下列問題：

I.實驗①中，取少量灰黑色的氧化鈷放入試管中，加入稀鹽酸，固體被溶解，溶液呈紅色，寫出反應的化學方程式________________。另取一支試管加入少量氧化鈷，滴入濃鹽酸，固體被溶解溶液呈綠色。說明反應后鈷離子在溶液中呈現的顏色與加入酸的____________有關。

Ⅱ.實驗②中，加入氫氧化鈉溶液，出現青藍色沉淀。將試管靜置在空氣中，沉淀物顏色發生變化，最終變為棕色，試推測沉淀物顏色變化可能與空氣中的____________有關。通過實驗探究，同學們得出結論：鐵和鈷兩種元素的化合物化學性質相似。

Answer 1

【答案】27 bc cd d +3 濃度 氧氣

【解析】

（1）由圖可知鈷核電荷數為27，原子序數=核電荷數=27，由圖可知一個鉆原子比一個鐵原子多一個質子同時也多一個電子，故填：27；bc。

（2）鐵原子與鈷原子具有相同的電子層數和最外層電子數，元素的化學性質主要與原子的最外層電子數有關，因此二者的化學性質相似，故填：cd；d。

（3）在化學反應中，金屬鈷和鐵一樣，故鈷和稀鹽酸反應生成二價鈷和氫氣，化學方程式為，和氧氣反應生成四氧化三鈷，化學方程式為，故填：；。

（4）根據化合價代數和為零，設鈷元素化合價為x，則（+1）+x+（-2）×2=0，故x=+3，故填：+3。

（5）I.實驗①中，取少量灰黑色的氧化鈷放入試管中，加入稀鹽酸，固體被溶解，溶液呈紅色，氧化鈷屬于金屬氧化物和酸反應屬于復分解反應，化學方程式為，另取一支試管加入少量氧化鈷，滴入濃鹽酸，固體被溶解溶液呈綠色。說明反應后鈷離子在溶液中呈現的顏色與加入酸的濃度有關，故填：；濃度。

（6）實驗②中，加入氫氧化鈉溶液，出現青藍色沉淀。將試管靜置在空氣中，沉淀物顏色發生變化，最終變為棕色，溶液中的Fe（OH）2遇空氣中的氧氣生成Fe（OH）3，鈷和鐵化學性質似，推測沉淀物顏色變化可能與空氣中的氧氣有關，故填：氧氣。