Question

钴及其化合物可作为一些化学合成的催化剂，亦用于油漆、颜料、玻璃、釉瓷及电极板等的制造。

（1）粉红色、不溶于水的Co(OH)₂具有两性，其溶于盐酸的离子方程式为_                           ，Co(OH)₂在空气中慢慢被氧化为棕褐色的Co(OH)₃，反应的化学方程式为______________________。

（2）Co_xNi_(1-x)Fe₂O₄（其中Co、Ni均为+2价）可用作H₂O₂分解的催化剂，具有较高的活性。

①该催化剂中铁元素的化合价为_                           。

②两种不同方法制得的催化剂Co_xNi_(1-x)Fe₂O₄在10℃时催化分解6%的H₂O₂溶液的相对初始速率随x变化的曲线如图所示。由图中信息可知：_                  法制取得到的催化剂活性更高；Co²⁺、Ni²⁺两种离子中催化效果较好的是_                  。

（3） CoCl₂常用作多彩水泥的添加剂，可用钴的氧化物(其中Co的化合价为+2、+3)制备，用480 mL 5 mol·L^-1盐酸恰好将其完全溶解，得到CoCl₂溶液和6.72 L(标准状况下)黄绿色气体。则该钴的氧化物的化学式为_                  。

Answer

（1）Co(OH)2 ＋ 2H＋ = Co2＋ + 2H2O；4Co(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Co(OH)3（各2分）

（2）① ＋3 ②微波水热 Co2+（各1分）

（3）Co3O4（3分）

【解析】

试题分析：

（1）Co(OH)2溶于盐酸生成氯化钴，离子反应方程式为：Co(OH)2 ＋ 2H＋ = Co2＋ + 2H2O；Co(OH)2在空气中慢慢被氧化为棕褐色的Co(OH)3的方程式为：4Co(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Co(OH)3

（2）①CoxNi（1-x）Fe2O4中Co、Ni均为+2价，O为－2价，则Fe的化合价为=＋3；②过氧化氢的分解速率越大，则催化剂的催化活性越高，根据图像可知，x相同时微波水热法初始反应速率大于常规水热法，所以微波水热法制取得到的催化剂活性更高；随x增大，初始速率增大，而x增大，Co2+的比例增大，所以Co2+的催化效果更好；

（3）由电子守恒：n(Co3+) = 2 n(Cl2) =2×= 0.6 mol，由电荷守恒：n(Co原子)总 =n(Co2＋)溶液= n(Cl－) =×(0.48 L×5 mol/L－0.3mol×2)= 0.9mol，所以固体中的n(Co2＋)= 0.9mol－0.6 mol=0.3 mol，根据化合价电荷守恒为O，氧化物中n(O)= （0.3 mol×2＋0.6 mol×3）÷2=1.2 mol，故该钴氧化物中n(Co)：n(O)= 0.9mol：1.2 mol=3：4，故氧化物的化学式为Co2O4，故答案为：Co3O4。

考点：浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响；化学方程式的书写；化学方程式的有关计算。

【名师点晴】本题考查学生对实验原理理解、方案设计的评价、实验装置的理解、物质组成的测定等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合运用，需要学生具有扎实的基础与综合运用分析解决问题的能力。