Question

(15分）碱式碳酸钴 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的装置进行实验。

（1）请完成下列实验步骤：

①称取3.65 g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中缓缓通人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______________。

（5）含有的玻璃常用作实验室观察钾元素的焰色反应，该玻璃的颜色为_______。

（6）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 的一种工艺如下：

①净化除杂时，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1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过程为蒸发浓缩、______________（填操作名称）、过滤。

Answer

（1）不再有气泡产生。

（2）将装置中的CO2、H2O全部转移到乙、丙装置中。

（3）D、活塞a前。

（4）Co2(OH）4(CO3）2

（5）蓝色

（6）①2Fe2+ +H2O2 +2H+ ＝2Fe2++ 2H2O ②Al(OH）3、 Fe (OH）3③抑制CoCl2水解。④冷却结晶

【解析】

试题分析：（1）反应有气体生成，所以如果装置乙中不再有气泡产生说明反应完全。

（2）反应完后会有气体残留在装置中，所以步骤④中缓缓通人空气数分钟的目的是将装置中的CO2、H2O全部转移到乙、丙装置中。

（3）空气中的CO2、H2O可能对实验产生影响，所以要吸收空气中的CO2、H2O，用D装置，接在活塞a前。

（4）乙装置中吸收的水质量为：80.36-80.00=0.36g，水的物质的量为0.02mol，丙装置中吸收的CO2的质量为：62.88-62.00=0.88g，CO2的物质的量为0.02mol，氧化钴的质量为：3.65-0.36-0.88=2.41g，物质的量为2.41g÷120g/mol=0.02mol，所以Co、H、C的个数比为：0.02︰0.04︰0.02=2︰4︰2，所以碱式碳酸钴的化学式为Co2(OH）4(CO3）2。

（5）观察K元素的焰色反应颜色用的是蓝色的钴玻璃。

（6）①从表中的数据可以看出Fe3+ 比 Fe2+更容易沉淀，所以加入 H2O2是为了将Fe2+转化为Fe3+，反应的离子方程式为：2Fe2+ +H2O2 +2H+ ＝2Fe2++ 2H2O。②调pH为5.2～7.6时Co2+还没有沉淀，Fe3+ 、Al3+完全沉淀，故操作1获得的滤渣成分为Al(OH）3 、Fe (OH）3 ，③ CoCl2 会发生水解反应为了得到更纯净的CoCl2·6H2O，需要抑制CoCl2的水解，故加入盐酸的作用是抑制CoCl2水解。④从溶液中得到晶体，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。

考点：物质分子式的确定、操作的作用分析、氧化还原反应。