Question

【題目】硅膠在干燥時因加有氯化鈷()會有顏色的變化，隨吸濕量的增加由藍色逐漸轉變成淺紅色，使用非常方便。某學習小組設計實驗制備氯化鈷，并查閱到以下資料：鈷與鐵相似，常見化合價為+2、+3，可溶于稀鹽酸(因反應極慢，需用硝酸作催化劑才可順利進行)。鈷在純氧中加熱至300℃以上生成CoO(熔點為1 935℃)，400～900℃生成。請回答下列問題：

(1)實驗①～④是制備氧氣的試劑組合，請從A～E中選擇最恰當裝置符號填入表中。

實驗 編號	①	②	③	④
試劑	H2O2 溶液	H2O2 溶液	KMnO4 固體	H2O2溶液
催化劑	MnO2粉末	FeCl3溶液		以Al2O3為載體，混有MnO2的塊狀物
裝置	____	____	______	______

(2)第一小組負責制備無水CoO，若選用裝置C作為氧氣的發生裝置，則制備CoO完整裝置的接口連接順序為___________，裝置C發生反應的化學方程式為_______；

(3)與類似，可以看作氧化鈷(CoO)與氧化高鈷()形成的化合物，寫出與鹽酸反應的化學方程式：________________。

(4)第二小組同學提出另外的方案：用一定質量的鈷粉與稀鹽酸反應，滴入幾滴稀硝酸，將得到的溶液倒入蒸發皿中，加熱蒸發濃縮，38～40℃冷卻結晶，趁熱過濾，得到晶體。根據如圖溶解度隨溫度變化,曲線解釋能得到氯化鈷晶體的原因：__________。

(5)為了確定晶體的化學式，小組同學把晶體洗滌、干燥、稱量得到23.8 g固體，用坩堝加熱至質量不再變化，數據如表所示，則該晶體的化學式為________。

Answer 1

【答案】C D E A c→f→g→h→i→f Co3O4+8HCl＝2CoCl3+CoCl2+4H2O Co(NO3)2的溶解度隨溫度的變化比CoCl2大，所以將混合溶液加熱蒸發溶劑，大多數的CoCl2因水分減少而析出，Co(NO3)2因溶解度大而溶解在溶液中，趁熱過濾即可除去Co(NO3)2得到純凈的CoCl2晶體 CoCl2·6H2O

【解析】

（1）根據反應物的狀態和反應條件選擇發生裝置；

（2）要制備無水CoO，所以氧氣與Co反應之前需要干燥；

（3）與類似，參考與鹽酸的反應；

（4）根據圖表可以看出Co(NO3)2溶解度隨溫度變化要比CoCl2大，據此分析；

（5）加熱前后減少的質量即為固體中水的質量。

（1）①反應物有H2O2溶液為液體和MnO2粉末為固體，故選C；

②H2O2溶液和FeCl3溶液均為液體，故選D；

③KMnO4固體，反應條件為加熱，故選E；

④H2O2溶液為液態，催化劑為以Al2O3為載體，混有MnO2的塊狀物，因為有塊狀物，故選A（啟普發生器）；

故答案為：C；D；E；A；

（2）本實驗需要制備無水CoO，所以氧氣與Co反應之前需要干燥，同時也要防止空氣中水進入反應裝置；C中反應為二氧化錳催化雙氧水生成氧氣，故答案為：c→f→g→h→i→f；；

（3）與類似，可以看作氧化鈷(CoO)與氧化高鈷()形成的化合物，故在和鹽酸反應時生成兩種鹽，故答案為：Co3O4+8HCl＝2CoCl3+CoCl2+4H2O；

（4）根據圖表可看出Co(NO3)2的溶解度隨溫度的變化比CoCl2大，所以將混合溶液加熱蒸發溶劑，大多數的CoCl2因水分減少而析出，Co(NO3)2因溶解度大而溶解在溶液中，趁熱過濾即可除去Co(NO3)2得到純凈的CoCl2晶體；

（5）設晶體的化學式為CoCl2·xH2O，則其相對分子質量為130+18x，23.8g固體的物質的量為mol，其中水的物質的量為mol，根據題意可知加熱前后失去的水分質量為：42.2g-31.4g=10.8g，物質的量為0.6mol，所以=0.6，解得x=6，晶體的化學式為CoCl2·6H2O。