题目内容
【题目】碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3)z]常用作电子材料,磁性材料的添加剂,受热时可分解生成三种氧化物。为了确定其组成,某化学兴趣小组同学设计了如图所示装置进行实验。
(1)请完成下列实验步骤:
①称取3.65g样品置于硬质玻璃管内,称量乙、丙装置的质量;
②按如图所示装置组装好仪器,并检验装置气密性;
③加热甲中玻璃管,当乙装置中____________(填实验现象),停止加热;
④打开活塞a,缓缓通入空气数分钟后,称量乙、丙装置的质量;
⑤计算。
(2)步骤④中缓缓通入空气数分钟的目的是_______________。
(3)某同学认为上述实验装置中存在一个明显缺陷,为解决这一问题,可选用下列装置中的_______(填字母)连接在__________(填装置连接位置)。
(4)若按正确装置进行实验,测得如下数据:则该碱式碳酸钴的化学式为______________。
乙装置的质量/g | 丙装置的质量/g | |
加热前 | 80.00 | 62.00 |
加热后 | 80.36 | 62.88 |
(5)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:
已知:
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 |
①净除杂质时,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_______________(填操作名称)、过滤。
【答案】 不再有气泡产生时 将装置中产生的CO2和H2O(g)全部排入乙、丙装置中 D 活塞a前(或装置甲前) Co3(OH)4(CO3)2( 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Al(OH)3、Fe(OH)3 抑制CoCl2的水解 蒸发浓缩、冷却结晶
【解析】(1)由碱式碳酸钴的化学式可知,其受热分解可生成CO2和H2O(g),则乙装置中不再有气泡产生时,说明碱式碳酸钴分解完毕,可停止加热。答案为:不再有气泡产生时
(2)为避免影响称量结果,需通入空气将装置中产生的CO2和H2O(g)全部排入乙、丙装置中。答案为:将装置中产生的CO2和H2O(g)全部排入乙、丙装置中
(3)空气中的CO2和H2O(g)可通过活塞a进入装置中,影响测量结果,则应在活塞a前添加装置D来吸收。答案为: D 、活塞a前(或装置甲前)
(4)由表中数据可知,乙装置中吸收的,丙装置中吸收的,则根据氢原子和碳原子质量守恒,可得,可见,碱式碳酸钴的化学式为Co3(OH)4(CO3)2。答案为; Co3(OH)4(CO3)2
(5)①含钴废料加入过量盐酸,并加热,得到的溶液中含有FeCl3和AlCl3杂质,加入H2O2可将Fe2+氧化为Fe3+,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。②沉淀物开始沉淀的pH应小于7.6,且加入H2O2后溶液中已无Fe2+,故滤渣成分为Al(OH)3、Fe(OH)3。③Co2+会发生水解,加盐酸调节溶液的p为的目的为抑制CoCl2的水解。④操作Ⅱ为溶质结晶过程,具体步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。答案为:①2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O ② Al(OH)3、Fe(OH)3 ③ 抑制CoCl2的水解 ④蒸发浓缩、冷却结晶