Question

【題目】Co(CH3COO)2·4H2O(乙酸鈷)是一種重要的有機化工原料。回答下列問題:

(1)以工業(yè)品氧化鈷(CoO)為原料制備乙酸鈷。(已知CoO與CH3COOH溶液反應(yīng)緩慢,Co2+能與H+、NO3-大量共存)可能用到的試劑:Na2CO3溶液、CH3COOH溶液、HNO3溶液。先將CoO溶于____(填化學(xué)式,下同)溶液制得____溶液;在不斷攪拌下,向制得的溶液中不斷加入____溶液至不再產(chǎn)生沉淀,靜置,過濾,洗滌;向沉淀中加入___溶液至沉淀完全溶解,調(diào)節(jié)pH約為6.8,經(jīng)一系列操作得Co(CH3COO)2·4H2O。

(2)為探究乙酸鈷的熱分解產(chǎn)物,先在低于100 ℃時使其脫去結(jié)晶水,然后用下列裝置進行實驗(已知CO能與PdCl2溶液反應(yīng)生成黑色Pd沉淀):

①通N2的目的是______。

②澄清石灰水和PdCl2溶液分別用于檢驗CO2和CO,其中盛放PdCl2溶液的裝置是____(填字母)。

③實驗結(jié)束時,為防止倒吸,正確的操作是______。

④裝置a中完全反應(yīng)后得到鈷的一種氧化物,固體殘留率(×100%)為45.4%。該氧化物為____。

⑤裝置a在加熱過程中沒有水生成,最終生成的固體氧化物質(zhì)量為3.0125 g,裝置b和c中的試劑均足量(b、c中得到固體的質(zhì)量分別為2.5 g、10.6 g),集氣瓶中收集到的氣體為C2H6和N2,則裝置a中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。

Answer 1

【答案】HNO3 Co(NO3)2 Na2CO3 CH3COOH 隔絕空氣,使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部進入后續(xù)裝置 c 先熄滅裝置a的酒精燈,冷卻后停止通入氮氣 Co3O4 3Co(CH3COO)2Co3O4+4CO↑+2CO2↑+3C2H6↑

【解析】

根據(jù)CoO與CH3COOH溶液反應(yīng)緩慢，Co2+能與H+、NO3-大量共存的信息，制備乙酸鈷時，先將CoO溶于溶液HNO3溶液制得Co(NO3)2溶液，再加入Na2CO3溶液產(chǎn)生碳酸鈷沉淀，最后加CH3COOH溶液反應(yīng)生成Co(CH3COO)2，再通過濃縮、結(jié)晶等方法得到最終產(chǎn)物；探究乙酸鈷的熱分解產(chǎn)物，a中乙酸鈷受熱分解生成CO、CO2等產(chǎn)物,通入N2先將空氣排盡并將產(chǎn)生的氣體都趕入吸收裝置，b澄清石灰水檢驗CO2，c中PdCl2溶液可檢驗CO， 最后用d來收集未反應(yīng)完的CO。

（1）根據(jù)CoO與CH3COOH溶液反應(yīng)緩慢，Co2+能與H+、NO3-大量共存的信息，制備乙酸鈷時，先將CoO溶于溶液HNO3溶液制得Co(NO3)2溶液，再加入Na2CO3溶液產(chǎn)生碳酸鈷沉淀，最后加CH3COOH溶液反應(yīng)生成Co(CH3COO)2，再通過濃縮、結(jié)晶等方法得到Co(CH3COO)2·4H2O；故答案為：HNO3；Co(NO3)2；Na2CO3； CH3COOH；

（2）①通N2的目的是排盡裝置內(nèi)的空氣，并使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部進入后續(xù)裝置，故答案為：隔絕空氣，使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部進入后續(xù)裝置；

②因為在檢驗CO時可生成CO2，會影響原混合氣體中CO2的檢驗，因此應(yīng)該先檢驗CO2，故答案為：c；

③實驗結(jié)束時，為防止倒吸，應(yīng)該先熄滅酒精燈，再通入一段時間氮氣保護分解后的產(chǎn)物，以免被空氣氧化，故答案為：先熄滅裝置a的酒精燈,冷卻后停止通入氮氣；

④樣品已完全失去結(jié)晶水，殘留固體為金屬氧化物，取1mol Co(CH3COO)2，質(zhì)量為177g，則殘留的氧化物質(zhì)量為177g×45.4%=80.36g，根據(jù)Co元素守恒，氧化物中含有1molCo，則氧元素的物質(zhì)的量為mol=1.33mol=mol，則==，故金屬氧化物的化學(xué)式為Co3O4，答案為：Co3O4；

⑤Co3O4為3.0125g，其物質(zhì)的量為=0.0125mol，CO2的物質(zhì)的量為=0.025mol，CO的物質(zhì)的量為0.05mol，最后用質(zhì)量守恒計算出乙烷的質(zhì)量為(0.0375×177-3.0125-0.025×44-0.05×28)g=1.125g，則乙烷的物質(zhì)的量為：mol=0.0375mol，綜上計算可得Co3O4、 CO2、CO、C2H6的物質(zhì)的量之比為：1:2:4:3，方程式為：3Co(CH3COO)2Co3O4+4CO↑+2CO2↑+3C2H6↑，故答案為：3Co(CH3COO)2Co3O4+4CO↑+2CO2↑+3C2H6↑。