Question

三氯化六氨合钴(III)（[Co(NH₃)₆]Cl₃ 是合成其他含钴配合物的重要原料。在活性炭的催化作用下，通过氧化二氯化六氨合钴(II)得到三氯化六氨合钴(III)制备流程如下：

资料：

①钴离子常见价态有+2(II)价，+3(III)价，Co(II)离子能在水溶液中稳定存在，但 Co(III)离子不能稳定存在，只能以固态或络合物形式（如[Co(NH₃)₆]³⁺）稳定存在溶液中。

② Co²⁺在 pH=9.4 时完全沉淀为 Co(OH)₂

（1） 实验中需要将 CoCl₂·6H₂O 晶体研细，其目的是：__________________。

（2）在加入浓氨水前先加入大量 NH₄Cl溶液，请结合平衡原理解释原因______________________。

（3）在“氧化”过程中需水浴控温在 50～60℃，温度不能过高，原因是______________________。

（4）写出“氧化”过程中反应的离子方程式_______________。

（5）为测定产品中钴的含量，进行下列实验：

①称取样品 4.000 g 于烧瓶中，加水溶解，加入足量的 NaOH 溶液，加热至沸 15～20 min，将 [Co（NH₃）₆]Cl₃ 完全转化为 Co（OH）₃，冷却后加入足量 KI 固体和 HCl 溶液，充分反应一段时间后，将烧瓶中的溶液全部转移至 250.00 mL 容量瓶中，加水定容，取其中 25.00 mL 试样加入到锥形瓶中；

②用 0.100 0 mol·L ^－1 Na₂S₂O₃ 标准溶液滴定，溶液变为浅黄色后，加入淀粉溶液作指示剂继续滴定至终点，重复 2 次实验，测得消耗 Na₂S₂O₃ 溶液的平均体积为 15.00 mL。（已知：2Co^3＋＋2I^－=2Co^2＋＋I₂ ，I₂ ＋2S₂O₃^2－=2I^－＋S₄O₆^2－）.通过计算确定该产品中钴的含量___________________。

Answer

增大晶体的表面积，加快反应的速度 NH4Cl溶于水电离出的NH4＋，增大溶液中c(NH4+)，使NH3·H2O⇌NH4++OH－电离平衡逆移降低c(OH－)，防止加氨水时溶液中c(OH－)过大使钴(II)离子沉淀 温度过高会导致 H2O2 大量分解，降低产率 2Co(NH3)62+ + H2O2= 2Co(NH3)63+ + 2OH－ 22.125%

【解析】

由于Co2+在 pH=9.4 时完全沉淀为 Co(OH)2，将CoCl2·6H2O晶体研细先加入氯化铵溶液，再加入浓氨水反应生成[Co(NH3)6]Cl2，[Co(NH3)6]Cl2和H2O2发生氧化反应生成[Co(NH3)6]Cl3。

（1）实验中需要将CoCl2·6H2O晶体研细，其目的是增大晶体的表面积，加快反应的速度；故答案为：增大晶体的表面积，加快反应的速度。

（2）根据题中信息Co2+在pH=9.4时完全沉淀为Co(OH)2，因此在加入浓氨水前先加入大量NH4Cl溶液，主要是NH3·H2O⇌ NH4++OH－，能电离出OH－，易和Co2+反应生成Co(OH)2，NH4Cl溶于水电离出的NH4＋，增大溶液中c(NH4+)，使电离平衡逆向移动，降低c(OH－)浓度，防止加氨水时溶液中c(OH－)过大使钴(II)离子沉淀；故答案为：NH4Cl溶于水电离出的NH4＋，增大溶液中c(NH4+)，使NH3·H2O⇌NH4++OH－电离平衡逆移降低c(OH－)，防止加氨水时溶液中c(OH－)过大使钴(II)离子沉淀。

（3）H2O2 在较高温度下会导致大量分解，氧化效果降低，从而降低产率，因此在“氧化”过程中需水浴控温在50～60℃，温度不能过高；故答案为：温度过高会导致 H2O2 大量分解，降低产率。

（4）“氧化”过程中Co(NH3)62+ 与H2O2反应生成Co(NH3)63+ 和OH－，其离子方程式2Co(NH3)62+ + H2O2= 2Co(NH3)63+ + 2OH－；故答案为：2Co(NH3)62+ + H2O2= 2Co(NH3)63+ + 2OH－。

（5）根据方程式可得关系式Co3＋ ～ S2O32−，n(Co3＋)= n(S2O32−)= 0.100 0 mol∙L−1×0.015 mL×10 =0.015mol，；故答案为：22.125%。