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为测定碱式碳酸钴[COx(OH)y(CO3)z]的化学组成,研究性学习小组的同学设计了如图所示的装置进行实验探究.已知:碱式碳酸钴受热时可分解生成三种氧化物.(1)按如图所示装置组装好
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为测定碱式碳酸钴[COx(OH)y(CO3)z]的化学组成,研究性学习小组的同学设计了如图所示的装置进行实验探究.已知:碱式碳酸钴受热时可分解生成三种氧化物.
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(1)按如图所示装置组装好仪器,并___;称取3.65g样品置于硬质玻璃管内,加热,当乙装置中___(填实验现象),停止加热;打开活塞a,缓缓通入空气数分钟,通入空气的目的是___.
(2)某同学认为上述实验中存在一个缺陷,该缺陷是___.
(3)通过正确实验测得乙、丙装置增重分别为0.36g、0.88g,则该碱式碳酸钴的化学式为___.
(4)CoCl2•6H2O常用作多彩水泥的添加剂.以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取COCl2•6H2O的一种工艺如下:
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已知;25℃时
①净化除杂时,加入H2O2发生反应的离子方程式为___;
②加入CoCO3调pH为5.2~7.6,则操作I获得的滤渣成分为___;
③加盐酸调整pH为2~3的目的为___;
④操作Ⅱ过程为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤.
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(1)按如图所示装置组装好仪器,并___;称取3.65g样品置于硬质玻璃管内,加热,当乙装置中___(填实验现象),停止加热;打开活塞a,缓缓通入空气数分钟,通入空气的目的是___.
(2)某同学认为上述实验中存在一个缺陷,该缺陷是___.
(3)通过正确实验测得乙、丙装置增重分别为0.36g、0.88g,则该碱式碳酸钴的化学式为___.
(4)CoCl2•6H2O常用作多彩水泥的添加剂.以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取COCl2•6H2O的一种工艺如下:
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已知;25℃时
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 |
开始沉淀(pH) | 2.3 | 7.5 | 7.6 | 3.4 |
完全沉淀(pH) | 4.1 | 9.7 | 9.2 | 5.2 |
②加入CoCO3调pH为5.2~7.6,则操作I获得的滤渣成分为___;
③加盐酸调整pH为2~3的目的为___;
④操作Ⅱ过程为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤.
▼优质解答
答案和解析
(1)按如图所示装置组装好仪器,应首先检验装置的气密性,加热甲中玻璃管,当乙装置中不再有气泡产生,即碱式碳酸钴分解完毕,步骤中缓缓通入空气数分钟,将装置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙装置中,以免影响测量结果,
故答案为:检验装置的气密性,不再有气泡产生,将装置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙装置中;
(2)空气中的水蒸气和二氧化碳被乙丙装置吸收产生误差,在活塞a前,加装装置干燥管,装置中盛放的碱石灰用来吸收空气中的水蒸气和二氧化碳;
故答案为:未考虑空气中的水蒸气和二氧化碳对实验的影响;
(3)碱式碳酸钴样品3.65g,故生成水的质量为0.36g,物质的量为
=0.02mol,生成二氧化碳的质量为0.88g,物质的量为
=0.02mol,故氧化钴的质量为3.65g-0.36g-0.88g=2.41g,物质的量为
=0.03mol,根据Co、H、C元素守恒可知,x:y:z=0.03mol:0.02mol×2:0.02mol=3:4:2,故碱式碳酸钴的化学式为Co3(OH)4(CO3)2,故答案为:Co3(OH)4(CO3)2;
(4)①三价铁离子易转化为沉淀,所以要加入氧化剂过氧化氢把二价铁离子氧化为三价铁离子,而不会引入新的杂质,反应的离子方程式为;2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
②废料加入盐酸后生成氯化物,然后加入双氧水,二价铁离子被双氧水氧化生成三价铁离子,根据沉淀的pH值表格知,当溶液的pH值为5.2时,铁离子和铝离子被完全沉淀,当溶液的pH值为7.6时,钴离子才开始产生沉淀,所以要想将铁离子、铝离子和钴离子分离,溶液的pH值应该不小于5.2不大于7.6,则操作I获得的滤渣成分为Fe(OH)3和Al(OH)3;
故答案为:Fe(OH)3和Al(OH)3;
③加盐酸调整pH为2~3的目的为抑制CoCl2的水解,故答案为:抑制CoCl2的水解.
故答案为:检验装置的气密性,不再有气泡产生,将装置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙装置中;
(2)空气中的水蒸气和二氧化碳被乙丙装置吸收产生误差,在活塞a前,加装装置干燥管,装置中盛放的碱石灰用来吸收空气中的水蒸气和二氧化碳;
故答案为:未考虑空气中的水蒸气和二氧化碳对实验的影响;
(3)碱式碳酸钴样品3.65g,故生成水的质量为0.36g,物质的量为
0.36g |
18g/mol |
0.88g |
44g/mol |
2.41g |
75g/mol |
(4)①三价铁离子易转化为沉淀,所以要加入氧化剂过氧化氢把二价铁离子氧化为三价铁离子,而不会引入新的杂质,反应的离子方程式为;2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
②废料加入盐酸后生成氯化物,然后加入双氧水,二价铁离子被双氧水氧化生成三价铁离子,根据沉淀的pH值表格知,当溶液的pH值为5.2时,铁离子和铝离子被完全沉淀,当溶液的pH值为7.6时,钴离子才开始产生沉淀,所以要想将铁离子、铝离子和钴离子分离,溶液的pH值应该不小于5.2不大于7.6,则操作I获得的滤渣成分为Fe(OH)3和Al(OH)3;
故答案为:Fe(OH)3和Al(OH)3;
③加盐酸调整pH为2~3的目的为抑制CoCl2的水解,故答案为:抑制CoCl2的水解.
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