Question

三氯化六氨合鈷（Ⅲ）是一種重要的化工產品， 實驗中采用H₂O₂作氧化劑，在大量氨和氯化銨存在下，選擇活性炭作為催化劑將Co(Ⅱ)氧化為Co(Ⅲ)，來制備三氯化六氨合鈷(Ⅲ)配合物，反應式為：2CoCl₂·6H₂O ＋ 10NH₃ ＋ 2NH₄Cl ＋ H₂O₂ 活性炭2[Co(NH₃)₆]Cl₃ ＋14H₂O
已知：① 鈷(Ⅱ)與氯化銨和氨水作用，經氧化后一般可生成三種產物：紫紅色的二氯化一氯五氨合鈷[Co(NH₃)₅ Cl]Cl₂晶體、磚紅色的三氯化五氨一水合鈷[Co(NH₃)₅ H₂O]Cl₃晶體、橙黃色的三氯化六氨合鈷[Co(NH₃)₆]Cl₃晶體，控制不同的條件可得不同的產物（如溫度不同產物也不同）。293K時，[Co(NH₃)₆]Cl₃在水中的溶解度為0.26mol/L
②CoCl₂、[Co(NH₃)₆]Cl₃、[Co(NH₃)₅ Cl]Cl₂在水中能完全電離
③制備三氯化六氨合鈷（Ⅲ）粗產品的流程如下：

④三氯化六氨合鈷（Ⅲ）粗產品的提純流程如下：

⑤制備過程中可能用到的部分裝置如下：
            
請回答下列問題：
（1）操作B的名稱是               ，操作A后所棄去的沉淀中一定有              。
（2）CoCl₂在沒有銨鹽存在的情況下，遇氨水生成藍色沉淀，該反應的離子方程式為      。原料NH₄Cl的主要作用有：①                           ；②提供NH₃。
（3）冷卻至10℃后，步驟B中逐滴加入H₂O₂溶液的目的：①         ；②使反應溫和進行。
（4）操作A的名稱為                  ，進行該操作的裝置是                 （填序號）。
A.裝置Ⅰ       B.裝置Ⅱ        C.裝置Ⅲ
若操作過程中，發現漏斗尖嘴處有少量晶體析出，處理方法是         。
裝置Ⅱ中儀器A、B、C、D的名稱分別是          、         、          、           。
（5）步驟C進行洗滌時要用到兩種試劑，應該先用_____（填序號，下同）洗滌，后用       洗滌。
A. 飽和氯化鈉溶液         B. 無水乙醇           C. 濃鹽酸
（6）你認為本實驗提高產率的關鍵步驟有哪些？                              。
（7）與[Co(NH₃)₆]Cl₃類似的產品還有[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂，請簡述驗證某晶體是[Co(NH₃)₆]Cl₃還是
[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂的實驗方案：                                                   。

Answer 1

（1）烘干；活性炭 （2）Co²⁺＋2NH₃·H₂O＝Co(OH)₂↓+ 2NH₄⁺ ；抑制NH₃·H₂O的電離
（3）避免H₂O₂的分解  （4）趁熱過濾；A；用濾液清洗；布氏漏斗；吸濾瓶；安全瓶；抽氣泵
（5）C  B （6）①煮沸20min，使反應完全  ②整個過程溫度的控制，因為溫度不同，產物不同
③最后加入的7mL濃鹽酸，因為借助同離子效應使產品析出
（7）取等質量的晶體分別溶于水，室溫下加足量的AgNO₃溶液后，濾去沉淀，對濾液再進行加熱，又能產生沉淀的是[Co(NH₃)₅ Cl]Cl₂，不能再產生沉淀的是[Co(NH₃)₆ ]Cl₃

試題分析：（1）抽濾后得到的產品中含有水分，需要烘干，因此操作B的名稱是烘干；反應中需要活性炭作催化劑，而活性炭不溶于水，所以操作A后所棄去的沉淀中一定有活性炭。
（2）CoCl₂在沒有銨鹽存在的情況下，遇氨水生成藍色沉淀，該藍色沉淀是氫氧化鈷，該反應的離子方程式為Co²⁺＋2NH₃·H₂O＝Co(OH)₂↓+ 2NH₄⁺ ；在堿性條件下容易生成氫氧化鈷沉淀，因此原料NH₄Cl的主要作用除了提供NH₃以外，還有抑制NH₃·H₂O的電離，降低溶液的堿性。
（3）由于雙氧水不穩定，受熱易分解，因此冷卻至10℃后，步驟B中逐滴加入H₂O₂溶液的目的是避免H₂O₂的分解，另外使反應溫和進行。
（4）由于溫度不同，產物也不同，因此操作A應該是趁熱過濾；由于需要保持一定溫度，所以選擇裝置I，即答案選A；若操作過程中，發現漏斗尖嘴處有少量晶體析出，處理方法是用濾液清洗；根據儀器的構造特點可知裝置Ⅱ中儀器A、B、C、D的名稱分別是布氏漏斗；吸濾瓶；安全瓶；抽氣泵。
（5）增大氯離子濃度可以防止產品溶解而損失，因此三氯化六氨合鈷首先應該用濃鹽酸洗滌，最后再用有機溶劑乙醇洗滌，故答案為C、B。
（6）根據以上分析可知實驗提高產率的關鍵步驟①煮沸20min，使反應完全；②整個過程溫度的控制，因為溫度不同，產物不同；③最后加入的7mL濃鹽酸，因為借助同離子效應使產品析出。
（7）根據結構可知，氯離子作為配體的數目是不同的，且溫度不同，產品不同，據此可以驗證，即取等質量的晶體分別溶于水，室溫下加足量的AgNO₃溶液后，濾去沉淀，對濾液再進行加熱，又能產生沉淀的是[Co(NH₃)₅ Cl]Cl₂，不能再產生沉淀的是[Co(NH₃)₆ ]Cl₃。