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^-1；
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ⅠB．装置ⅡC．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

考点：制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）抽滤后得到的产品中含有水分，需要烘干，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，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）步骤B中逐滴加入H₂O₂溶液的目的是避免H₂O₂的分解，由于双氧水不稳定，受热易分解，因此冷却至10℃后，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；
（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．

解答： 解：（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，
故答案为：烘干；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，
故答案为：Co²⁺+2NH₃?H₂O=Co（OH）₂↓+2NH₄⁺；抑制NH₃?H₂O的电离；
（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；
故答案为：避免H₂O₂的分解；
（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；
故答案为：趁热过滤；A；用滤液清洗；布氏漏斗；吸滤瓶；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；
故答案为：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；
故答案为：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．

点评：本题考查了物质制备实验方法和仪器应用分析判断，物质性质的理解应用是解题的关键，分析题干信息和物质性质是解题关键，题目难度中等．