Question

【題目】堿式碳酸鈷[ Cox（OH）y(CO3)2 ]常用作電子材料，磁性材料的添加劑，受熱時可分解生成三種氧化物。為了確定其組成，某化學興趣小組同學設計了如圖所示進行實驗。

⑴請完成下列實驗步驟：

①稱取3.65g樣品置于硬質玻璃管內，稱量乙、丙裝置的質量；

②按如圖所示裝置組裝好儀器，并檢驗裝置氣密性；

③加熱甲中玻璃管，當乙裝置中___________（填實驗現象），停止加熱；

④打開活塞a，緩緩通入空氣數分鐘后，稱量乙、丙裝置的質量；

⑤計算。

⑵步驟④中緩緩通入空氣數分鐘的目的是__________________。

⑶某同學認為上述實驗裝置中存在一個明顯缺陷，為解決這一問題，可選用下列裝置中的_____ _(填字母)連接在_____ ____(填裝置連接位置)。

⑷若按正確裝置進行實驗，測得如下數據：

	乙裝置的質量/g	丙裝置的質量/g
加熱前	80.00	62.00
加熱后	80.36	62.88

則該堿式碳酸鈷的化學式為____________________。

⑸CoCl2·6H2O常用作多彩水泥的添加劑，以含鈷廢料（含少量Fe、Al等雜質）制取CoCl2·6H2O的一種工藝如下：

已知：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3
開始沉淀（PH）	2.3	7.5	7.6	3.4
完全沉淀（PH）	4.1	9.7	9.2	5.2

①凈除雜質時，加入H2O2 發生反應的離子方程式為______________________。

②加入CoCO3調PH為5.2~7.6，則操作Ⅰ獲得的濾渣成分為__________________。

③加鹽酸調整PH為2~3的目的為____________________________。

Answer 1

【答案】⑴不再有氣泡產生時（1分）

⑵將裝置中產生的CO2和H2O（g）全部排入乙、丙裝置中（2分）

⑶D（1分）活塞a前（或裝置甲前）（1分）⑷Co3(OH)4(CO3)2 （3分）

⑸①2Fe2+＋H2O2＋2H＝2Fe3+ ＋2H2O（2分）②Al(OH)3、Fe(OH)3 （2分）

③抑制CoCl2的水解 （2分）

【解析】

試題分析：（1）加熱甲中玻璃管，當乙裝置中不再有氣泡產生，即堿式碳酸鈷分解完畢；

（2）步驟④中緩緩通入空氣數分鐘，將裝置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙裝置中，以免影響測量結果；

（3）在活塞a前，加裝裝置D，裝置中盛放的堿石灰容易吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳；

（4）堿式碳酸鈷樣品3.65g，反應前乙裝置的質量為80.00g，反應后質量為80.36g，故生成水的質量為80.36g-80.00g=0.36g，物質的量為0.36g÷18g/mol=0.02mol；反應前丙裝置的質量為62.00g，反應后質量為62.00g，生成二氧化碳的質量為62.88g-62.00g=0.88g，物質的量為0.88g÷44g/mol＝0.02mol，故氧化鈷的質量為3.65g-0.36g-0.88g=2.41g，物質的量為2.41g÷120g/mol=0.02mol，根據Co、H、C元素守恒可知，x：y：z=0.015mol：0.02mol×2：0.02mol=2：4：2，故堿式碳酸鈷的化學式為Co2（OH）4（CO3）2；

（5）①加入H2O2把二價鐵離子氧化為三價鐵離子，發生反應的離子方程式為2Fe2+＋H2O2＋2H＝2Fe3+ ＋2H2O；②操作1是分離Fe（OH）3、Al（OH）3和液體的操作，是過濾，前面調節pH的目的是讓三價鐵離子和鋁離子轉化為沉淀，所以沉淀的成分是Fe（OH）3、Al（OH）3；③加鹽酸調整pH為2～3的目的為抑制COCl2的水解。