Question

7．利用鈷渣[Co（OH）₃、Fe（OH）₃等]制備鈷氧化物的工藝流程如下：

（1）溶解還原過程中Co（OH）₃發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Co（OH）₃+4H⁺+SO₃^2-=2Co²⁺+SO₄^2-+5H₂O．
（2）鐵渣中鐵元素的化合價為+3．
（3）CoC₂O₄是制備鈷的氧化物的重要原料．
如圖為二水草酸鈷（CoC₂O₄•2H₂O）在空氣中受熱的質(zhì)量變化曲線，曲線中300℃及以上所得固體均為鈷氧化物．
①通過計算確定C點剩余固體的化學成分為Co₃O₄（填化學式）．寫出B點對應(yīng)的物質(zhì)與O₂在225℃～300℃發(fā)生反應(yīng)的化學方程式：3CoC₂O₄+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Co₃O₄+6CO₂．
②取一定質(zhì)量的二水合草酸鈷分解后的鈷氧化物（其中Co的化合價為+2、+3），用480mL5mol•L^-1鹽酸恰好完全溶解固體，得到CoCl₂溶液和4.48L（標準狀況）黃綠色氣體．試確定該鈷氧化物中Co、O的物質(zhì)的量之比．（寫出計算過程）5：6．

Answer 1

分析 Co（OH）₃溶解還原反應(yīng)為Co（OH）₃、H⁺、SO₃^2-的氧化還原反應(yīng)；由制備流程可知，加硫酸溶解后為鐵離子，再與亞硫酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子，在浸液中通入氧氣時亞鐵離子被氧化為鐵離子；①由圖可知，CoC₂O₄•2H₂O的質(zhì)量為18.3g，其我知道可為0.1mol，Co元素質(zhì)量為5.9g，C點鈷氧化物質(zhì)量為8.03g，氧化物中氧元素質(zhì)量為8.03g-5.9g=2.13g，可推出c點的化學式．

解答 解：（1）Co（OH）₃溶解還原反應(yīng)為Co（OH）₃、H⁺、SO₃^2-的氧化還原反應(yīng)，其離子反應(yīng)為2Co（OH）₃+4H⁺+SO₃^2-=2Co²⁺+SO₄^2-+5H₂O，故答案為：2Co（OH）₃+4H⁺+SO₃^2-=2Co²⁺+SO₄^2-+5H₂O；
（2）由制備流程可知，加硫酸溶解后為鐵離子，再與亞硫酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子，在浸液中通入氧氣時亞鐵離子被氧化為鐵離子，可知鐵渣中鐵元素的化合價為+3價，故答案為：+3；
（3）①由圖可知，CoC₂O₄•2H₂O的質(zhì)量為18.3g，其我知道可為0.1mol，Co元素質(zhì)量為5.9g，C點鈷氧化物質(zhì)量為8.03g，氧化物中氧元素質(zhì)量為8.03g-5.9g=2.13g，則氧化物中Co原子與O原子物質(zhì)的量之比為0.1mol：$\frac{2.13g}{16g/mol}$≈3：4，故C的Co氧化物為Co₃O₄；
B點對應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量為14.7g，與其起始物質(zhì)的質(zhì)量相比減少18.3g-14.7g=3.6g，為結(jié)晶水的質(zhì)量，故B點物質(zhì)為CoC₂O₄，與氧氣反應(yīng)生成Co₃O₄與二氧化碳，反應(yīng)方程式為：3CoC₂O₄+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Co₃O₄+6CO₂，
故答案為：Co₃O₄；3CoC₂O₄+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Co₃O₄+6CO₂；
②n（HCl）=480mL×5mol/L=2.4mol，Co₂O₃+6HCl=2CoCl₂+Cl₂↑+3H₂O，CoO+2HCl=CoCl₂+H₂O，n（Cl2）=$\frac{V}{Vm}$=$\frac{4.48L}{22.4mol/L}$=0.2mol，得出n（Co₂O_3）═0.2mol，n（CoO_）═0.6mol，所以n（Co）：n（O）=5：6．答案為：5：6．

點評 本題考查物質(zhì)的制備、化學反應(yīng)圖象的有關(guān)進行計算，關(guān)鍵是根據(jù)質(zhì)量分析各點物質(zhì)的成分，注意利用守恒法計算，避免計算繁瑣，需要學生具備知識的基礎(chǔ)，難度中等．