Question

三氯化六氨合钴（Ⅲ）是一种重要的化工产品， 实验中采用H₂O₂作氧化剂，在大量氨和氯化铵存在下，选择活性炭作为催化剂将Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ)，来制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)配合物，反应式为：2CoCl₂·6H₂O ＋ 10NH₃ ＋ 2NH₄Cl ＋ H₂O₂ 活性炭2[Co(NH₃)₆]Cl₃ ＋14H₂O
已知：① 钴(Ⅱ)与氯化铵和氨水作用，经氧化后一般可生成三种产物：紫红色的二氯化一氯五氨合钴[Co(NH₃)₅ Cl]Cl₂晶体、砖红色的三氯化五氨一水合钴[Co(NH₃)₅ H₂O]Cl₃晶体、橙黄色的三氯化六氨合钴[Co(NH₃)₆]Cl₃晶体，控制不同的条件可得不同的产物（如温度不同产物也不同）。293K时，[Co(NH₃)₆]Cl₃在水中的溶解度为0.26mol/L
②CoCl₂、[Co(NH₃)₆]Cl₃、[Co(NH₃)₅ Cl]Cl₂在水中能完全电离
③制备三氯化六氨合钴（Ⅲ）粗产品的流程如下：

④三氯化六氨合钴（Ⅲ）粗产品的提纯流程如下：

⑤制备过程中可能用到的部分装置如下：
            
请回答下列问题：
（1）操作B的名称是               ，操作A后所弃去的沉淀中一定有              。
（2）CoCl₂在没有铵盐存在的情况下，遇氨水生成蓝色沉淀，该反应的离子方程式为      。原料NH₄Cl的主要作用有：①                           ；②提供NH₃。
（3）冷却至10℃后，步骤B中逐滴加入H₂O₂溶液的目的：①         ；②使反应温和进行。
（4）操作A的名称为                  ，进行该操作的装置是                 （填序号）。
A.装置Ⅰ       B.装置Ⅱ        C.装置Ⅲ
若操作过程中，发现漏斗尖嘴处有少量晶体析出，处理方法是         。
装置Ⅱ中仪器A、B、C、D的名称分别是          、         、          、           。
（5）步骤C进行洗涤时要用到两种试剂，应该先用_____（填序号，下同）洗涤，后用       洗涤。
A. 饱和氯化钠溶液         B. 无水乙醇           C. 浓盐酸
（6）你认为本实验提高产率的关键步骤有哪些？                              。
（7）与[Co(NH₃)₆]Cl₃类似的产品还有[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂，请简述验证某晶体是[Co(NH₃)₆]Cl₃还是
[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂的实验方案：                                                   。

Answer 1

（1）烘干；活性炭 （2）Co²⁺＋2NH₃·H₂O＝Co(OH)₂↓+ 2NH₄⁺ ；抑制NH₃·H₂O的电离
（3）避免H₂O₂的分解  （4）趁热过滤；A；用滤液清洗；布氏漏斗；吸滤瓶；安全瓶；抽气泵
（5）C  B （6）①煮沸20min，使反应完全  ②整个过程温度的控制，因为温度不同，产物不同
③最后加入的7mL浓盐酸，因为借助同离子效应使产品析出
（7）取等质量的晶体分别溶于水，室温下加足量的AgNO₃溶液后，滤去沉淀，对滤液再进行加热，又能产生沉淀的是[Co(NH₃)₅ Cl]Cl₂，不能再产生沉淀的是[Co(NH₃)₆ ]Cl₃

试题分析：（1）抽滤后得到的产品中含有水分，需要烘干，因此操作B的名称是烘干；反应中需要活性炭作催化剂，而活性炭不溶于水，所以操作A后所弃去的沉淀中一定有活性炭。
（2）CoCl₂在没有铵盐存在的情况下，遇氨水生成蓝色沉淀，该蓝色沉淀是氢氧化钴，该反应的离子方程式为Co²⁺＋2NH₃·H₂O＝Co(OH)₂↓+ 2NH₄⁺ ；在碱性条件下容易生成氢氧化钴沉淀，因此原料NH₄Cl的主要作用除了提供NH₃以外，还有抑制NH₃·H₂O的电离，降低溶液的碱性。
（3）由于双氧水不稳定，受热易分解，因此冷却至10℃后，步骤B中逐滴加入H₂O₂溶液的目的是避免H₂O₂的分解，另外使反应温和进行。
（4）由于温度不同，产物也不同，因此操作A应该是趁热过滤；由于需要保持一定温度，所以选择装置I，即答案选A；若操作过程中，发现漏斗尖嘴处有少量晶体析出，处理方法是用滤液清洗；根据仪器的构造特点可知装置Ⅱ中仪器A、B、C、D的名称分别是布氏漏斗；吸滤瓶；安全瓶；抽气泵。
（5）增大氯离子浓度可以防止产品溶解而损失，因此三氯化六氨合钴首先应该用浓盐酸洗涤，最后再用有机溶剂乙醇洗涤，故答案为C、B。
（6）根据以上分析可知实验提高产率的关键步骤①煮沸20min，使反应完全；②整个过程温度的控制，因为温度不同，产物不同；③最后加入的7mL浓盐酸，因为借助同离子效应使产品析出。
（7）根据结构可知，氯离子作为配体的数目是不同的，且温度不同，产品不同，据此可以验证，即取等质量的晶体分别溶于水，室温下加足量的AgNO₃溶液后，滤去沉淀，对滤液再进行加热，又能产生沉淀的是[Co(NH₃)₅ Cl]Cl₂，不能再产生沉淀的是[Co(NH₃)₆ ]Cl₃。