Question

17．鈷、鎳與鐵是同族元素，主要化合價均為+2、+3價，它們的單質(zhì)及化合物的性質(zhì)有很多相似之處．試回答下列問題：
（1）氯化鐵溶液呈酸�。ㄌ睢八帷薄爸小被颉皦A”）性，原因是Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺　　　　（用離子方程式表示）．
（2）將Co₃O₄與濃鹽酸混合，可生成黃綠色氣體．寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：Co₃O₄+8HCl（濃）=3CoCl₂+Cl₂↑+4H₂O．
（3）Co²⁺和Fe³⁺均可與KSCN溶液發(fā)生相似的反應(yīng)，向CoCl₂溶液中加入KSCN溶液，生成某種藍(lán)色離子，該離子中鈷元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為20%．則該離子的化學(xué)式為【Co（SCN）₄】^2-．
（4）為了比較Fe、Co、Cu三種金屬的活動性，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計如圖實(shí)驗(yàn)裝置．
丙裝置中充入滴有酚酞的氯化鈉溶液，X、Y均為石墨電極．反應(yīng)一段時間后，可觀察到甲裝置中Co電極附近產(chǎn)生氣泡，丙裝置中X極附近溶液變紅．可知三種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序是Fe＞Co＞Cu（填元素符號） 若起始時裝置丙中有1 L 1.5 mol•L^-1氯化鈉溶液，一段時間后，a處收集到1.12 L H₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），忽略溶液體積的變化，裝置丙中所有離子的濃度由大到小的順序?yàn)閏（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（ClO^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

Answer 1

分析 （1）氯化鐵溶液中三價鐵離子發(fā)生水解生成氫氧化鐵和氫離子顯酸性；
（2）Co₃O₄能與濃鹽酸反應(yīng)生成黃綠色氣體，說明Co₃O₄做氧化劑被還原，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；
（3）設(shè)離子的化學(xué)式為【Co（SCN）_x】^（x-2）-，根據(jù)離子中鈷元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為20%計算x；
（4）甲裝置為原電池裝置，反應(yīng)一段時間后Co電極附近產(chǎn)生氣泡，則Co為正極，F(xiàn)e為負(fù)極，所以活潑性Fe＞Co；丙裝置為電解池，其中X極附近溶液變紅，說明X極放出氫氣為陰極，所以與之相連的Co為負(fù)極，則Cu為正極，活潑性Co＞Cu；一段時間后，a處收集到1.12 L H₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即0.05mol，結(jié)合電解氯化鈉溶液的方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH以及Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O進(jìn)行計算比較．

解答 解：（1）氯化鐵溶液中三價鐵離子發(fā)生水解生成氫氧化鐵和氫離子顯酸性，離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，故答案為：酸；Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；
（2）Co₃O₄能與濃鹽酸反應(yīng)生成黃綠色氣體，說明Co₃O₄做氧化劑，將HCl中的氯元素氧化為氯氣，Co₃O₄被還原為CoCl₂，故書寫化學(xué)方程式為：Co₃O₄+8HCl（濃）=3CoCl₂+Cl₂↑+4H₂O，故答案為：Co₃O₄+8HCl（濃）=3CoCl₂+Cl₂↑+4H₂O；
（3）設(shè)離子的化學(xué)式為【Co（SCN）_x】^（x-2）-，則鈷元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{59}{59+58x}$×100%≈20%，解得x=4，所以離子的化學(xué)式為【Co（SCN）₄】^2-，故答案為：【Co（SCN）₄】^2-；
（4）甲裝置為原電池裝置，反應(yīng)一段時間后Co電極附近產(chǎn)生氣泡，則Co為正極，F(xiàn)e為負(fù)極，所以活潑性Fe＞Co；丙裝置為電解池，其中X極附近溶液變紅，說明X極放出氫氣為陰極，所以與之相連的Co為負(fù)極，則Cu為正極，活潑性Co＞Cu；所以三種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序是Fe＞Co＞Cu；
一段時間后，a處收集到1.12 L H₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即0.05mol，又電解氯化鈉溶液的方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，所以消耗NaCl0.1mol，生成NaOH剛好與氯氣反應(yīng)，方程式為：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，所以最終消耗NaCl0.1mol，生成0.05molNaCl和0.05molNaClO，則反應(yīng)后的溶液中含有NaCl（1 L×1.5 mol•L^-1-0.1mol+0.05mol=1.45mol）和0.05molNaClO，NaClO水解顯堿性，所以裝置丙中所有離子的濃度由大到小的順序?yàn)閏（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（ClO^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案為：Fe＞Co＞Cu；c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（ClO^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點(diǎn)評 本題考查的知識比較綜合，涉及到鹽類水解，物質(zhì)性質(zhì)、化學(xué)方程式的書寫，原電池和電解池原理等，綜合性比較強(qiáng)，難度比較大．