Question

7．利用钴渣[Co（OH）₃、Fe（OH）₃等]制备钴氧化物的工艺流程如下：

（1）溶解还原过程中Co（OH）₃发生反应的离子方程式为2Co（OH）₃+4H⁺+SO₃^2-=2Co²⁺+SO₄^2-+5H₂O．
（2）铁渣中铁元素的化合价为+3．
（3）CoC₂O₄是制备钴的氧化物的重要原料．
如图为二水草酸钴（CoC₂O₄•2H₂O）在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300℃及以上所得固体均为钴氧化物．
①通过计算确定C点剩余固体的化学成分为Co₃O₄（填化学式）．写出B点对应的物质与O₂在225℃～300℃发生反应的化学方程式：3CoC₂O₄+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Co₃O₄+6CO₂．
②取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物（其中Co的化合价为+2、+3），用480mL5mol•L^-1盐酸恰好完全溶解固体，得到CoCl₂溶液和4.48L（标准状况）黄绿色气体．试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比．（写出计算过程）5：6．

Answer 1

分析 Co（OH）₃溶解还原反应为Co（OH）₃、H⁺、SO₃^2-的氧化还原反应；由制备流程可知，加硫酸溶解后为铁离子，再与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成亚铁离子，在浸液中通入氧气时亚铁离子被氧化为铁离子；①由图可知，CoC₂O₄•2H₂O的质量为18.3g，其我知道可为0.1mol，Co元素质量为5.9g，C点钴氧化物质量为8.03g，氧化物中氧元素质量为8.03g-5.9g=2.13g，可推出c点的化学式．

解答 解：（1）Co（OH）₃溶解还原反应为Co（OH）₃、H⁺、SO₃^2-的氧化还原反应，其离子反应为2Co（OH）₃+4H⁺+SO₃^2-=2Co²⁺+SO₄^2-+5H₂O，故答案为：2Co（OH）₃+4H⁺+SO₃^2-=2Co²⁺+SO₄^2-+5H₂O；
（2）由制备流程可知，加硫酸溶解后为铁离子，再与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成亚铁离子，在浸液中通入氧气时亚铁离子被氧化为铁离子，可知铁渣中铁元素的化合价为+3价，故答案为：+3；
（3）①由图可知，CoC₂O₄•2H₂O的质量为18.3g，其我知道可为0.1mol，Co元素质量为5.9g，C点钴氧化物质量为8.03g，氧化物中氧元素质量为8.03g-5.9g=2.13g，则氧化物中Co原子与O原子物质的量之比为0.1mol：$\frac{2.13g}{16g/mol}$≈3：4，故C的Co氧化物为Co₃O₄；
B点对应物质的质量为14.7g，与其起始物质的质量相比减少18.3g-14.7g=3.6g，为结晶水的质量，故B点物质为CoC₂O₄，与氧气反应生成Co₃O₄与二氧化碳，反应方程式为：3CoC₂O₄+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Co₃O₄+6CO₂，
故答案为：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．答案为：5：6．

点评 本题考查物质的制备、化学反应图象的有关进行计算，关键是根据质量分析各点物质的成分，注意利用守恒法计算，避免计算繁琐，需要学生具备知识的基础，难度中等．