Question

17．草酸鈷是制備鈷的氧化物的重要原料．如圖為二水合草酸鈷（CoC₂O₄•2H₂O）在空氣中受熱的質(zhì)量變化曲線，曲線中300℃及以上所得固體均為鈷氧化物．
（1）通過計(jì)算確定C點(diǎn)剩余固體的化學(xué)成分為Co₃O₄（填化學(xué)式）．試寫出B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)與O₂在225℃～300℃發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：3CoC₂O₄+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Co₃O₄+6CO₂．
（2）取一定質(zhì)量的二水合草酸鈷分解后的鈷氧化物（其中Co的化合價(jià)為+2、+3），用480mL5mol/L鹽酸恰好完全溶解固體，得到CoCl₂溶液和4.48L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）黃綠色氣體．試確定該鈷氧化物中Co、O的物質(zhì)的量之比5：6．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，CoC₂O₄•2H₂O的質(zhì)量為18.3g，其物質(zhì)的量為0.1mol，Co元素質(zhì)量為5.9g，C點(diǎn)鈷氧化物質(zhì)量為8.03g，氧化物中氧元素質(zhì)量為8.03g-5.9g=2.13g，則氧化物中Co原子與O原子物質(zhì)的量之比為0.1mol：$\frac{2.13g}{16g/mol}$≈3：4，故C的Co氧化物為Co₃O₄；
B點(diǎn)對(duì)應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量為14.7g，與其起始物質(zhì)的質(zhì)量相比減少18.3g-14.7g=3.6g，為結(jié)晶水的質(zhì)量，故B點(diǎn)物質(zhì)為CoC₂O₄，與氧氣反應(yīng)生成Co₃O₄與二氧化碳；
（2）由電子守恒：n（Co³⁺）=2 n（Cl₂），由電荷守恒：n（Co原子）_總=n（Co²⁺）_溶液=$\frac{1}{2}$n（Cl^-），聯(lián)立計(jì)算n_氧化物（Co²⁺），根據(jù)化合價(jià)電荷守恒為0計(jì)算氧化物中n（O），進(jìn)而計(jì)算氧化物中n（Co）：n（O）．

解答 解：（1）由圖可知，CoC₂O₄•2H₂O的質(zhì)量為18.3g，其我知道可為0.1mol，Co元素質(zhì)量為5.9g，C點(diǎn)鈷氧化物質(zhì)量為8.03g，氧化物中氧元素質(zhì)量為8.03g-5.9g=2.13g，則氧化物中Co原子與O原子物質(zhì)的量之比為0.1mol：$\frac{2.13g}{16g/mol}$≈3：4，故C的Co氧化物為Co₃O₄；
B點(diǎn)對(duì)應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量為14.7g，與其起始物質(zhì)的質(zhì)量相比減少18.3g-14.7g=3.6g，為結(jié)晶水的質(zhì)量，故B點(diǎn)物質(zhì)為CoC₂O₄，與氧氣反應(yīng)生成Co₃O₄與二氧化碳，反應(yīng)方程式為：3CoC₂O₄+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Co₃O₄+6CO₂，
故答案為：Co₃O₄；3CoC₂O₄+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Co₃O₄+6CO₂；
（2）由電子守恒：n（Co³⁺）=2 n（Cl₂）=2×$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.4 mol，
由電荷守恒：n（Co原子）_總=n（Co²⁺）_溶液=$\frac{1}{2}$n（Cl^-）=$\frac{1}{2}$×（ 0.48L×5mol/L-2×$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$）=1 mol，所以固體中的n（Co²⁺）=1mol-0.4mol=0.6 mol，
根據(jù)化合價(jià)電荷守恒為0，氧化物中n（O）=（0.6mol×2+0.4mol×3）÷2=1.2mol，
故該鈷氧化物中n（Co）：n（O）=1mol：1.2mol=5：6，
故答案為：5：6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)圖象的有關(guān)進(jìn)行計(jì)算，關(guān)鍵是根據(jù)質(zhì)量分析各點(diǎn)物質(zhì)的成分，（2）中注意利用守恒法計(jì)算，避免計(jì)算繁瑣，需要學(xué)生具備知識(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．