Question

【題目】鐵（26Fe）、鈷（27Co）兩種元素均為第四周期元素，它們的用途極為廣泛。回答：

（1）26Fe位于元素周期表的第______縱行。

（2）為比較相同濃度的FeCl3溶液和CuSO4溶液對H2O2分解的催化效果，某研究小組進行了如下探究：

①如圖甲，可通過觀察______來定性比較兩者的催化效果。

②如圖乙，要定量比較兩者的催化效果，可測量生成等體積氣體所需的______。

③在FeCl3溶液中，究竟是哪種粒子起催化作用？

猜想1：鐵離子（Fe3+）起催化作用；

猜想2：______起催化作用；猜想3：______起催化作用；……

若要驗證猜想1成立，只需要在圖甲的兩只試管中分別加入同濃度、同體積的______和______，再通過觀察現象，即可證明猜想1成立。

（3）請仔細閱讀、分析下列有關利用鈷渣[含Co（OH）3、Fe（OH）3等]制備鈷氧化物的工藝流程圖，回答下列問題：

鐵渣中鐵元素的化合價為______，在空氣中煅燒CoC2O4（草酸鈷，其中碳為+3價），生成鈷氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質量為2.41g，CO2的體積為1.344L（標準狀況），則鈷氧化物的化學式為______。

Answer 1

【答案】四 產生氣泡的速率 時間 氯離子（Cl-） 水分子（H2O） FeCl3溶液 AlCl3溶液 +3 Co3O4

【解析】

（1）根據核外電子排布規律分析解答；

（2）根據影響反應速率的因素分析解答；

（3）由制備流程可知，加硫酸溶解后為鐵離子，再與亞硫酸鈉發生氧化還原反應生成亞鐵離子，在浸液中通入氧氣時亞鐵離子被氧化為鐵離子；煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質量為2.41g，CO2的體積為1.344L（標準狀況），n（CO2）==0.06mol，由化學式可知n（Co）=0.06mol×=0.03mol，則氧化物中n（O）==0.04mol，以此來解答。

（1）Fe的原子結構示意圖為，則Fe元素位于元素周期表的第四縱行，故答案為：四；

（2）①比較兩種物質對過氧化氫分解速率的影響，可以觀察二者產生氣泡的速率，故答案為：產生氣泡的速率；

②催化劑的催化效果越好，反應產生氣體的速率越快，可通過測量產生等體積的氧氣所需要的時間來分析，所需時間越短，催化效果越好，故答案為：時間；

③氯化鐵溶液中存在鐵離子、氯離子和水分子，故猜想可能是鐵離子或氯離子或水分子所起的催化作用；檢驗是否是鐵離子所起的催化作用，只需要在圖甲的兩只試管中分別加入同濃度、同體積的FeCl3溶液和AlCl3溶液，通過觀察現象，即可證明，故答案為：氯離子（Cl-）；水分子（H2O）；FeCl3溶液；AlCl3溶液；

（3）由制備流程可知，加硫酸溶解后為鐵離子，再與亞硫酸鈉發生氧化還原反應生成亞鐵離子，在浸液中通入氧氣時亞鐵離子被氧化為鐵離子，可知鐵渣中鐵元素的化合價為+3價；煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質量為2.41g，CO2的體積為1.344L（標準狀況），n（CO2）==0.06mol，由化學式可知n（Co）=0.06mol×=0.03mol，則氧化物中n（O）==0.04mol，則n（Co）：n（O）=0.03mol：0.04mol=3：4，所以鈷氧化物的化學式為Co3O4，故答案為：+3；Co3O4。

本題考查實驗裝置的綜合應用，為高頻考點，把握反應速率測定原理及影響反應速率的因素為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，（3）中化學式的計算為解答的難點，題目難度適中。