Question

鈷（Co）的氧化物是一種重要的化工原料，工業上利用CoCO₃+O₂→Co_xOy+ CO₂反應來生產相應的鈷的氧化物。實驗室中可以用下列裝置來制取鈷的氧化物并測定其分子組成。

請填寫下列空白：
（1）寫出A裝置的大試管里發生反應的化學方程式                     ；
（2）E裝置的U形管里盛放的物質是             ；
A．P₂O₅       B．無水CaCl₂       C．堿石灰       D．無水CuSO₄
（3）O₃的氧化性比O₂強。已知制得的O₂中含有少量的Cl₂和O₃，則B裝置中所盛放的物質是                  
A．NaOH溶液    B．飽和NaHCO₃溶液    C．飽和NaCI溶液   D．KI溶液
（4）實驗結束時，若先撤去A裝置中的酒精燈，會引起               ；
（5）在CoCO₃完全轉化為Co_xO_y后，若稱得E管增重4.40g，D管內殘留物質的質量是8.30g，則生成Co_xO_y的化學式為                      ；
（6）此實驗裝置存在一個比較大的缺陷，如何完善                   。

Answer 1

（1） 2KClO₃2KCl+3O₂↑
（2）C （2分）  （3）D （2分） （4） 倒吸（2分，詳細寫給分）
（5）Co₂O₃（3分） （6）在a處接一裝有堿石灰的干燥管（2分，干燥劑若不能吸收CO₂不給分）

解析試題分析：由裝置圖可知，實驗通過測定裝置E中的增重，確定生成的二氧化碳的質量，再利用n(C)＝n(Co)可知Co_xO_y中Co的物質的量，進而計算Co的質量。裝置D管內殘留物質是Co_xO_y，計算出氧元素質量，再計算氧原子的物質的量，根據原子物質的量之比確定化學式。
（1）在二氧化錳作催化劑，加熱條件下，氯酸鉀分解生成氯化鉀、氧氣，反應的化學方程式為2KClO₃2KCl+3O₂↑。
（2）E裝置的U形管里盛放的物質用于吸收裝置D生成的二氧化碳。A、P₂O₅；B、無水CaCl₂；D、無水CuSO₄均不能吸收二氧化碳。C、堿石灰是堿性干燥劑，可以吸收二氧化碳，故裝置E中試劑為堿石灰，所以答案選C。
（3）制得的O₂中含有少量的Cl₂和O₃，B裝置中所盛放的物質用于吸收Cl₂和臭氧。A、NaOH溶液可以吸收氯氣，但不能吸收臭氧，所以A不正確；B、飽和NaHCO₃溶液以吸收氯氣，但生成二氧化碳，影響二氧化碳質量的測定，且不能吸收臭氧，故B不符合；C、飽和NaCl溶液不能吸收氯氣和臭氧，故C錯誤；D、KI溶液吸收氯氣和臭氧，所以D符合，答案選D。
（4）實驗結束時，若先撤去A裝置中的酒精燈，會導致裝置A中的壓強降低，容易發生倒吸。
（5）E管增重4.40g是二氧化碳的質量，物質的量為4.40g÷44g/mol＝0.1mol。根據化學式CoCO₃可知n(Co)＝n(C)＝0.1mol，則Co的質量為0.1mol×59g/mol＝5.9g。D管內殘留物質的質量8.30g是Co_xO_y的質量，Co_xO_y中氧元素質量為8.30g－5.9g＝2.4g，氧原子的物質的量n(O)＝2.4g÷16/mol＝0.15mol，所以n(Co):n(C)＝0.1mol:0.15mol＝2:3，即該鈷的氧化物的化學式為Co₂O₃。
（6）由于裝置E中堿石灰也可以吸收空氣中水蒸氣、二氧化碳，影響二氧化碳質量的測定，因此應在a處接一裝有堿石灰的干燥管，吸收空氣中水蒸氣、二氧化碳，防止進入裝置E中。
考點：考查實驗方案設計與裝置的理解、物質提純、化學計算等