Question

【題目】堿式碳酸鈷[ Cox（OH）y(CO3)z ]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(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計了如圖所示裝置進(jìn)行實驗。

（1）請完成下列實驗步驟：

①稱取3.65g樣品置于硬質(zhì)玻璃管內(nèi)，稱量乙、丙裝置的質(zhì)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(dāng)乙裝置中____________（填實驗現(xiàn)象），停止加熱；

④打開活塞a，緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘后，稱量乙、丙裝置的質(zhì)量；

⑤計算。

（2）步驟④中緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘的目的是_____________________

（3）某同學(xué)認(rèn)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)。

（4）若按正確裝置進(jìn)行實驗，測得如下數(shù)據(jù)：

	乙裝置的質(zhì)量/g	丙裝置的質(zhì)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(xué)式為_________________。

（5）含有Co(AlO2)2的玻璃常用作實驗室觀察鉀元素的焰色反應(yīng)，該玻璃的顏色為___________。

（6）CoCl2·6H2O常用作多彩水泥的添加劑，以含鈷廢料（含少量Fe、Al等雜質(zhì)）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)2
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(zhì)時，加入H2O2 發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________。

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

③加鹽酸調(diào)整PH為2～3的目的為__________________________________。

④操作Ⅱ過程為___________(填操作名稱)、過濾。

Answer 1

【答案】不再有氣泡產(chǎn)生時 將裝置中產(chǎn)生的CO2和H2O（g）全部排入乙、丙裝置中 D 活塞a前（或裝置甲前） Co2(OH)2CO3 藍(lán)色 2Fe2+＋H2O2＋2H＝2Fe3+ ＋2H2O Al(OH)3、Fe(OH)3 抑制COCl2的水解 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶

【解析】

（1）加熱甲中玻璃管，當(dāng)乙裝置中不再有氣泡產(chǎn)生，即堿式碳酸鈷分解完畢；

（2）步驟④中緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)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(jié)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(yīng)前乙裝置的質(zhì)量為80.00g，反應(yīng)后質(zhì)量為80.36g，據(jù)此可以計算生成水的量；反應(yīng)前丙裝置的質(zhì)量為62.00g，反應(yīng)后質(zhì)量為62.00g，據(jù)此計算產(chǎn)生二氧化碳的量，得到Co的質(zhì)量和Co原子物質(zhì)的量，根據(jù)Co、H、C元素守恒可知，來推導(dǎo)堿式碳酸鈷的化學(xué)式；

（5）含有Co（A102）2的玻璃常用作實驗室觀察鉀元素的焰色反應(yīng)，該玻璃為藍(lán)色，可以濾去黃光的干擾；

（6）向含鈷廢料中加入過量稀鹽酸，Fe、Al和稀鹽酸反應(yīng)生成FeCl2、AlCl3、CoCl2，向溶液中加入雙氧水和CoCO3，雙氧水具有強(qiáng)氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，離子反應(yīng)方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，加入CoCO3，調(diào)節(jié)溶液的pH至7.6，使Fe（OH）3、Al（OH）3生成沉淀，然后過濾，濾渣為Fe（OH）3、Al（OH）3，濾液中含有CoCl2，然后向濾液中加入稀鹽酸，抑制CoCl2水解，然后采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過濾方法得到CoCl26H2O；

①雙氧水具有氧化性，能氧化還原性離子；

②加入CoCO3調(diào)pH為5.2～7.6，則操作I獲得的濾渣成分為Fe（OH）3、Al（OH）3；

③CoCl2為強(qiáng)酸弱堿鹽，陽離子水解導(dǎo)致溶液呈酸性，加入稀鹽酸能抑制水解；

④操作Ⅱ過程為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。

（1）加熱甲中玻璃管，當(dāng)乙裝置中不再有氣泡產(chǎn)生，即堿式碳酸鈷分解完畢；

（2）步驟④中緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)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(jié)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(yīng)前乙裝置的質(zhì)量為80.00g，反應(yīng)后質(zhì)量為80.36g，故生成水的質(zhì)量為80.36g-80.00g=0.36g，物質(zhì)的量為=0.02mol；反應(yīng)前丙裝置的質(zhì)量為62.00g，反應(yīng)后質(zhì)量為62.00g，生成二氧化碳的質(zhì)量為62.88g-62.00g=0.88g，物質(zhì)的量為=0.02mol，故氧化鈷的質(zhì)量為3.65g-0.36g-0.88g=2.41g，物質(zhì)的量為=0.02mol，根據(jù)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(xué)式為Co2（OH）4（CO3）2；

（5）含有Co（A102）2的玻璃常用作實驗室觀察鉀元素的焰色反應(yīng)，該玻璃為藍(lán)色，可以濾去黃光的干擾；

（6）向含鈷廢料中加入過量稀鹽酸，F(xiàn)e、Al和稀鹽酸反應(yīng)生成FeCl2、AlCl3、CoCl2，向溶液中加入雙氧水和CoCO3，雙氧水具有強(qiáng)氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，離子反應(yīng)方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，加入CoCO3，調(diào)節(jié)溶液的pH至7.6，使Fe（OH）3、Al（OH）3生成沉淀，然后過濾，濾渣為Fe（OH）3、Al（OH）3，濾液中含有CoCl2，然后向濾液中加入稀鹽酸，抑制CoCl2水解，然后采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過濾方法得到CoCl26H2O；

①加入H2O2把二價鐵離子氧化為三價鐵離子，發(fā)生反應(yīng)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(diào)節(jié)PH的目的是讓三價鐵離子和鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀，所以沉淀的成分是Fe（OH）3、Al（OH）3；

③CoCl2為強(qiáng)酸弱堿鹽，陽離子水解導(dǎo)致溶液呈酸性，加入稀鹽酸能抑制水解，所以加入稀鹽酸調(diào)整PH為2～3的目的是抑制CoCl2水解；

④操作2是從溶液中提取溶質(zhì)的操作，操作方法為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過濾。