Question

【題目】氯化鈷（CoCl2）可溶于水，常用作濕度和水分的指示劑，工業上也可用于制取鈷。

（1）鈷元素的常見化合價與鐵元素相同。往CoCl2溶液中加入NaOH溶液產生粉紅色沉淀，露置于空氣中一段時間后，沉淀變為棕褐色。

① 化合態鈷的常見化合價有_______。

② 沉淀由粉紅色變為棕褐色反應的化學方程式為_______________。

（2）將CoCl2溶于濃鹽酸中能形成[CoCl4]2-，溶液中存在平衡：[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl2]2-+6H2O

T1℃時，將0.025mol CoCl2·6H2O溶于50mL 12mol/L濃鹽酸中，再加水稀釋至100 mL。溶液中c(Cl-)與溫度（T）的關系如右圖所示。

① Tl ℃時，取10mL上述溶液稀釋至l00mL，稀釋后的溶液中c(Cl-)______0.6mol·L-1（填“>”“=”或“<”）。

② 由圖可知，上述反應的△H______0（填“>”“=”或“<”）。

③ 根據A點數據，計算出T1℃時上述反應的平衡常數為________。

（3）采用下圖所示裝置（Ti-Ru電極為惰性電極）電解CoCl2溶液制取鈷。Co能與強酸反應產生H2，不利于Co的沉積，故電解過程中，CoCl2溶液的pH通常控制在3.9～4.2。

① Co沉積在_______（填“Ti-Ru”或“Ti”) 電極上。

② CoCl2溶液中常含有少量Cu2+、Fe3+、Na+等，為提高產品的純度和電流效率，電解前必須將其中的_______（填離子符號）除去。

③ 若用CoSO4溶液代替CoCl2溶液，會使產率降低。其原因是_____________。

Answer 1

【答案】 +2、+3 4Co(OH)2+2H2O+O2=4Co(OH)3 > > 7.72×10-4（mol/L）-4 Ti Cu2+、Fe3+ OH-在陽極放電，使溶液的pH降低

【解析】（1）①鈷元素的常見化合價與鐵元素相同，因此化合態鈷的常見化合價有+2、+3價。②沉淀由粉紅色變為棕褐色，說明+2價Co被氧化為+3價，反應的化學方程式為4Co(OH)2+2H2O+O2=4Co(OH)3。（2）①Tl ℃時，取10mL上述溶液稀釋至l00mL，稀釋向逆反應方向進行，則稀釋后的溶液中c(Cl-)＞0.6mol·L-1。②由圖可知，升高溫度氯離子濃度降低，則升高溫度平衡向正反應方向進行，所以上述反應的△H＞0。③根據方程式可知

[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl2]2-+6H2O

起始濃度（mol/L） 0.25 6.5 0

轉化濃度（mol/L） 0.125 0.5 0.125

平衡濃度（mol/L） 0.125 6 0.125

因此T1℃時上述反應的平衡常數為。

（3）①Co2＋在陰極得到電子，Ti電極與電源負極相連，是陰極，因此Co沉積在Ti電極上。②Co能與強酸反應產生H2，說明金屬性較強，因此Cu2+、Fe3+的氧化性強于Co2＋，所以電解前必須將其中的Cu2+、Fe3+除去。③若用CoSO4溶液代替CoCl2溶液，OH-在陽極放電，使溶液的pH降低，導致產率降低。