Question

【题目】实验室利用CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成橙黄色晶体Co(NH3)6Cl3，实验流程和装置图如下：

已知：①不同温度下，Co(NH3)6Cl3在水中溶解度曲线如图所示。

②Co(NH3)6Cl3 在溶液中主要以Co(NH3)63+和Cl- 形式存在,加入少量浓盐酸有利于结晶析出。

③Ksp[Co(OH)2]=1.09×10-15，Ksp[Co(OH)3]=1.6×10-44。

回答下列问题：

(1)图中仪器A的名称是_______;在实验过程中NH4Cl除作反应物外，还可防止在滴加氨水时生成粉红色Co(OH)2沉淀,其原理是_______。

(2)氧化过程在图所示装置中进行，生成Co(NH3)6Cl3。

①氧化时须先加入氨水,再加入H2O的目的是_______;该反应的离子方程式为_______。

②反应时需要控制温度在50~60℃之间,温度不能过高的原因是_______。

(3)冰水冷却的目的是_______ ；滤渣中所含有的主要杂质为_______。

(4)请完成由过滤后所得滤渣获取Co(NH3)6Cl3的实验方案：将滤渣加入沸水中，充分搅拌,趁热过滤，_______，再用少许乙醇洗涤，低温干燥。

(5)上述实验过程中若不使用活性炭作催化剂,则会得到紫红色晶体Co(NH3)5Cl3(M=250.5g·mol-1)。取2.505g紫红色晶体,溶于水后加入足量AgNO3溶液,生成白色沉淀2.870g,写出该反应的化学方程式：_______。

Answer 1

【答案】 分液漏斗 NH4Cl会抑制NH3·H2O的电离，防止pH过高 氨水提供NH3分子，与氧化生成的Co3+形成Co(NH3)63+,从而防止Co(OH)3的生成 H2O2+2Co2++2NH4++10NH3·H2O=2Co(NH3)63++12H2O 温度过高过氧化氢分解，氨气逸出 降低Co(NH3)6Cl3的溶解度，提高产量 活性炭 向滤液中加入少量浓盐酸，用冰水浴冷却后过滤 Co(NH3)5Cl3+2AgNO3=2AgCl↓+Co(NH3)5Cl(NO3)2

【解析】试题分析：由图中信息可知，实验室利用CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，可以合成橙黄色晶体Co(NH3)6Cl3。由实验流程和装置图可知，在三口烧瓶中，双氧水把+2价Co氧化到+3价，NH4Cl的作用是抑制NH3·H2O的电离，防止pH过高。过滤后，滤渣中含活性炭和Co(NH3)6Cl3。

(1)仪器A的名称是分液漏斗；在实验过程中NH4Cl除作反应物外，还可防止在滴加氨水时生成粉红色Co(OH)2沉淀，其原理是NH4Cl会抑制NH3·H2O的电离，防止pH过高。

(2)①氧化时须先加入氨水，再加入H2O的目的是氨水提供NH3分子，与氧化生成的Co3+形成Co(NH3)63+，从而防止Co3+水解生成Co(OH)3；该反应的离子方程式为H2O2+2Co2++2NH4++10NH3·H2O=2Co(NH3)63++12H2O。

②反应时需要控制温度在50~60℃之间，温度不能过高的原因是温度过高过氧化氢分解，氨气逸出。

(3) 由Co(NH3)6Cl3在水中溶解度曲线可知，Co(NH3)6Cl3的溶解度随温度升高而显著增大，故冰水冷却的目的是降低Co(NH3)6Cl3的溶解度，提高产量；滤渣中所含有的主要杂质为活性炭。

(4)由Co(NH3)6Cl3在水中溶解度曲线可知，Co(NH3)6Cl3的溶解度随温度升高而显著增大，故提纯Co(NH3)6Cl3时可以可以采用重结晶法，又知加入少量浓盐酸有利于结晶析出，故可以设计由过滤后所得滤渣获取Co(NH3)6Cl3的实验方案如下：将滤渣加入沸水中，充分搅拌，趁热过滤，向滤液中加入少量浓盐酸，用冰水浴冷却后过滤，再用少许乙醇洗涤，低温干燥。

(5)上述实验过程中若不使用活性炭作催化剂，则会得到紫红色晶体Co(NH3)5Cl3 (M=250.5g·mol-1)。取2.505g紫红色晶体，2.505g Co(NH3)5Cl3的物质的量为0.01mol，溶于水后加入足量AgNO3溶液，生成白色沉淀2.870g，该白色沉淀是AgCl，其物质的量为0.02mol，所以，Co(NH3)5Cl3的电离方程式为Co(NH3)5Cl3=[Co(NH3)5Cl]2++2Cl-，因此，该反应的化学方程式为Co(NH3)5Cl3+2AgNO3=2AgCl↓+Co(NH3)5Cl(NO3)2。