Question

5．鈷及其化合物可作為一些化學(xué)合成的催化劑，亦用于油漆、顏料、玻璃、釉瓷及電極板等的制造．
（1）粉紅色、不溶于水的Co（OH）₂空氣中慢慢被氧化為棕褐色的Co（OH）|₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Co（OH）₂+O₂+2H₂O=4Co（OH）₃．
（2）CoxNi（1-x）Fe₂O₄可用作H₂O₂分解的催化劑，具有較高的活性．兩種不同方法制得的催化劑CoxNi（1-x）Fe₂O₄在10℃時(shí)催化分解6%的H₂O₂溶液的相對初始速率隨X變化的曲線如圖所示．由圖中信息可知：微波水熱法制取得到的催化劑活性更高；Co²⁺、Ni²⁺兩種離子中催化效果較好的是Co²⁺．
（3）CoCl₂常用作多彩水泥的添加劑，可用鈷的氧化物（其中Co的化合價(jià)為+2、+3）制備，現(xiàn)將一定量的某種鈷的氧化物用480mL5mol•L^-1鹽酸恰好將其完全溶解，得到CoCl₂溶液和6.72L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）黃綠色氣體．則該鈷的氧化物的化學(xué)式為Co₃O₄+8HCl═3CoCl₂+Cl₂↑+4H₂O（列出計(jì)算過程）．
（4）將上述制得一定量的CoCl₂•6H₂O粗產(chǎn)品溶于水，加入足量的硝酸銀溶液，過濾、洗滌，將沉淀烘干后稱其質(zhì)量，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoC_l2•6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%，其原因可能是樣品中含有NaCl雜質(zhì)，CoCl₂•6H₂O烘干時(shí)失去了部分結(jié)晶水．

Answer 1

分析 （1）類比氫氧化亞鐵的性質(zhì)回答即可；
（2）過氧化氫的分解速率越大，催化劑活性更高；隨x值越大，過氧化氫的分解速率越大，而x增大，Co²⁺的比例增大，據(jù)此進(jìn)行分析；
（3）由電子守恒：n（Co³⁺）=2 n（Cl₂），由電荷守恒：n（Co原子）_總=n（Co²⁺）_溶液=$\frac{1}{2}$n（Cl^-），聯(lián)立計(jì)算n_氧化物（Co²⁺），根據(jù)化合價(jià)電荷守恒為0計(jì)算氧化物中n（O），進(jìn)而計(jì)算氧化物中n（Co）：n（O），結(jié)合原子守恒寫出化學(xué)方程式；
（4）根據(jù)CoCl₂•6H₂O的組成分析，造成產(chǎn)品中CoCl₂•6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%的原因可能是：1、含有雜質(zhì)，導(dǎo)致氯離子含量大，2、結(jié)晶水化物失去部分水；

解答 解：（1）Co（OH）₂在空氣中慢慢被氧化為棕褐色的Co（OH）₃的方程式為：4Co（OH）₂+O₂+2H₂O=4Co（OH）₃，
故答案為：4Co（OH）₂+O₂+2H₂O=4Co（OH）₃；
（2）過氧化氫的分解速率越大，催化劑活性更高，根據(jù)圖象可知，x相同時(shí)，微波水熱法初始速度大于常規(guī)水熱法，故微波水熱法制得催化劑的活性更高；由圖可知，隨x值越大，過氧化氫的分解速率越大，而x增大，Co²⁺的比例增大，故Co²⁺的催化活性更高，故答案為：微波水熱；Co²⁺；
（3）由電子守恒：n（Co³⁺）=2 n（Cl₂）=2×$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.6 mol，由電荷守恒：n（Co原子）_總=n（Co²⁺）_溶液=$\frac{1}{2}$n（Cl^-）=$\frac{1}{2}$×（ 0.48L×5mol/L-2×0.3mol）=0.9 mol，所以固體中的n（Co²⁺）=0.9mol-0.6mol=0.3 mol，根據(jù)化合價(jià)電荷守恒為0，氧化物中n（O）=（0.3mol×2+0.6mol×3）÷2=1.2mol，故該鈷氧化物中n（Co）：n（O）=0.9mol：1.2mol=3：4，故氧化物的化學(xué)式為：Co₃O₄，和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Co₃O₄+8HCl═3CoCl₂+Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：Co₃O₄+8HCl═3CoCl₂+Cl₂↑+4H₂O；
故答案為：降低烘干溫度，防止產(chǎn)品分解；
（4）根據(jù)CoCl₂•6H₂O的組成分析，造成產(chǎn)品中CoCl₂•6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%的原因可能是：1、含有雜質(zhì)，導(dǎo)致氯離子含量大，2、結(jié)晶水化物失去部分水，導(dǎo)致相同質(zhì)量的固體中氯離子含量變大，
故答案為：樣品中含有NaCl雜質(zhì)，CoCl₂•6H₂O烘干時(shí)失去了部分結(jié)晶水；

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理理解、實(shí)驗(yàn)裝置的理解、物質(zhì)組成的測定等，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，是對知識的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用分析解決問題的能力．