Question

(11分)鈷(Co)化合物對化學鍵的研究起著重要的作用。為測定化合物[Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z的組成，進行如下實驗①稱取樣品0.5010 g，加入過量的NaOH溶液，煮沸，蒸出所有的氨，冷卻，得到A。產生的氨用50.00 mL 0.5000 mol?L^-1的鹽酸完全吸收并用蒸餾水定容至100 mL，得溶液B。取B溶液20.00 mL，用0.1000 mol?L^-1NaOH滴定，消耗NaOH溶液30.00 mL。

 ②向A中加入過量KI固體，振蕩，用鹽酸酸化后置于暗處，發生反應：

         Co^m++I^-→Co²⁺+I₂(未配平)

反應完成后，加蒸餾水稀釋，用Na₂S₂O₃溶液滴定析出的I₂，消耗0.1000 mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液20.00 mL。反應方程式為：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆

③另稱取該物質樣品0.2505 g，溶于水，以0.1000 mol?L^-1AgNO₃溶液滴定至恰好反應完全，消耗AgNO₃溶液20.00 mL。相應反應化學方程式為：

  [Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z+zAgNO₃= [Co(NH₃)_xCl_y] (NO₃)_z+zAgCl↓

(1)求[Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z中氮元素的質量分數。

(2)寫出該鈷化合物的化學式。

Answer 1

⑴[Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z中氮元素的質量分數為27.94%

⑵該鈷化合物的化學式為：[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂

解題參考：⑴NaOH+HCl=NaCl+H₂O    NH₃+HCl=NH₄Cl

20.00 mL B溶液消耗0.1000 mol?L^-1 NaOH30.00 mL   20.00 mLB溶液中過量的HCl n(HCl)=0.003000 mol  100 mL B溶液中過量的HCl  n(HCl)=0.01500 mol   則與NH₃反應的n(HCl)=0.01000 mol  故0.5010g樣品中n(NH₃)=0.01000 mol    n(N)=0.01000 mol  [Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z中氮元素的質量分數

⑵I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆

因反應用去0.1000 mol?L^-1 Na₂S₂O₃溶液20.00 mL，推算出：n(I₂)=0.001000 mol

Co與Fe同一族，Co^m+具有較強氧化性，故設m=3

則有：2Co³⁺+2I^-=2Co²⁺+I₂   n(Co³⁺)=0.002000 mol

0.5010 g樣品中Cl的總質量為

m(Cl)=0.5010 g-0.002000 mol×59 g?mol ^-1-0.01000 mol×17 g?mol ^-1=0.2130 g  n(Cl)=0.006000 mol

又有 [Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z+zAgNO₃= [Co(NH₃)_xCl_y](NO₃)_z+zAgCl↓

0.2505 g樣品擴大一倍來算（即用0.5010 g）推算出：

反應消耗AgNO₃  n（AgNO₃）=0.1000 mol?L^-1×40.00 mL=0.004000 mol

即發生上述反應的Cl^-為：n(Cl^-)=0.004000 mol

則有  y∶z=（0.006000 mol-0.004000 mol）∶0.004000 mol=1∶2

同時還有  1∶x∶(y+z)=0.002000∶0.01000∶0.006000=1∶5∶3

解得  x=5  y=1  z=2   帶入[Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z中，求得Co化合價為+3，假設成立。

該鈷化合物的化學式為[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂