Question

三氯化六氨合鈷（Ⅲ）是一種重要的化工產(chǎn)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(yīng)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(jīng)氧化后一般可生成三種產(chǎn)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(chǎn)物（如溫度不同產(chǎn)物也不同）．293K時，[Co（NH₃）₆]Cl₃在水中的溶解度為0.26mol?L^-1；
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(chǎn)品的流程如下：

④三氯化六氨合鈷（Ⅲ）粗產(chǎn)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(yīng)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(yīng)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ⅠB．裝置ⅡC．裝置Ⅲ
若操作過程中，發(fā)現(xiàn)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(yīng)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(chǎn)率的關(guān)鍵步驟有哪些？

 

．
（7）與[Co（NH₃）₆]Cl₃類似的產(chǎn)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

考點：制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）抽濾后得到的產(chǎn)品中含有水分，需要烘干，操作B的名稱是烘干；反應(yīng)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，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）步驟B中逐滴加入H₂O₂溶液的目的是避免H₂O₂的分解，由于雙氧水不穩(wěn)定，受熱易分解，因此冷卻至10℃后，另外使反應(yīng)溫和進行；
（4）由于溫度不同，產(chǎn)物也不同，因此操作A應(yīng)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(fā)現(xiàn)漏斗尖嘴處有少量晶體析出，處理方法是用濾液清洗；根據(jù)儀器的構(gòu)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(chǎn)品溶解而損失，因此三氯化六氨合鈷首先應(yīng)該用濃鹽酸洗滌，最后再用有機溶劑乙醇洗滌；
（6）根據(jù)以上分析可知實驗提高產(chǎn)率的關(guān)鍵步驟
①煮沸20min，使反應(yīng)完全；
②整個過程溫度的控制，因為溫度不同，產(chǎn)物不同；
③最后加入的7mL濃鹽酸，因為借助同離子效應(yīng)使產(chǎn)品析出；
（7）根據(jù)結(jié)構(gòu)可知，氯離子作為配體的數(shù)目是不同的，且溫度不同，產(chǎn)品不同，據(jù)此可以驗證，即取等質(zhì)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(chǎn)生沉淀的是[Co（NH₃）₅ Cl]Cl₂，不能再產(chǎn)生沉淀的是[Co（NH₃）₆]Cl₃．

解答： 解：（1）抽濾后得到的產(chǎn)品中含有水分，需要烘干，因此操作B的名稱是烘干；反應(yīng)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，
故答案為：烘干；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(yīng)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，
故答案為：Co²⁺+2NH₃?H₂O=Co（OH）₂↓+2NH₄⁺；抑制NH₃?H₂O的電離；
（3）由于雙氧水不穩(wěn)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(yīng)溫和進行；
故答案為：避免H₂O₂的分解；
（4）由于溫度不同，產(chǎn)物也不同，因此操作A應(yīng)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(fā)現(xiàn)漏斗尖嘴處有少量晶體析出，處理方法是用濾液清洗；根據(jù)儀器的構(gòu)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；
故答案為：趁熱過濾；A；用濾液清洗；布氏漏斗；吸濾瓶；抽氣泵；
（5）增大氯離子濃度可以防止產(chǎn)品溶解而損失，因此三氯化六氨合鈷首先應(yīng)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(jù)以上分析可知實驗提高產(chǎn)率的關(guān)鍵步驟①煮沸20min，使反應(yīng)完全；②整個過程溫度的控制，因為溫度不同，產(chǎn)物不同；③最后加入的7mL濃鹽酸，因為借助同離子效應(yīng)使產(chǎn)品析出；
故答案為：①煮沸20min，使反應(yīng)完全，
②整個過程溫度的控制，因為溫度不同，產(chǎn)物不同，
③最后加入的7mL濃鹽酸，因為借助同離子效應(yīng)使產(chǎn)品析出；
（7）根據(jù)結(jié)構(gòu)可知，氯離子作為配體的數(shù)目是不同的，且溫度不同，產(chǎn)品不同，據(jù)此可以驗證，即取等質(zhì)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(chǎn)生沉淀的是[Co（NH₃）₅ Cl]Cl₂，不能再產(chǎn)生沉淀的是[Co（NH₃）₆]Cl₃；
故答案為：取等質(zhì)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(chǎn)生沉淀的是[Co（NH₃）₅ Cl]Cl₂，不能再產(chǎn)生沉淀的是[Co（NH₃）₆]Cl₃．

點評：本題考查了物質(zhì)制備實驗方法和儀器應(yīng)用分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用是解題的關(guān)鍵，分析題干信息和物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．