5.堿式碳酸鈷[Cox(OH)y(CO3z]常用作電子材料、磁性材料的添加劑,受熱時(shí)可分解生成三種氧化物.為了確定其組成,某化學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

(1)請完成下列實(shí)驗(yàn)步驟:
①稱取3.65g樣品置于硬質(zhì)玻璃管內(nèi),稱量乙、丙裝置的質(zhì)量;
②按如圖所示裝置組裝好儀器,并檢驗(yàn)裝置氣密性;
③加熱甲中玻璃管,當(dāng)乙裝置中不再有氣泡產(chǎn)生(填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象),停止加熱;
④打開活塞a,緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘后,稱量乙、丙裝置的質(zhì)量;
⑤計(jì)算.
(2)步驟④中緩緩?fù)ㄈ丝諝鈹?shù)分鐘的目的是將裝置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙裝置中.
(3)某同學(xué)認(rèn)為上述實(shí)驗(yàn)裝置中存在一個(gè)明顯缺陷,為解決這一問題,可選用圖2裝置中的D(填字母)連接在活塞a前(或裝置甲前)(填裝置連接位置).
(4)若按正確裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測得如下數(shù)據(jù).
乙裝置的質(zhì)量/g丙裝置的質(zhì)量/g
加熱前80.0062.00
加熱后80.3662.88
則該堿式碳酸鈷的化學(xué)式為Co3(OH)4(CO32
(5)CoCl2•6H2O常用作多彩水泥的添加劑.以含鈷廢料(含少量Fe、Al等雜質(zhì))制取CoCl2•6H2O的一種工藝如圖3:
已知:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3
開始沉淀(pH)2.37.57.63.4
完全沉淀(pH)4.19.79.25.2
①凈化除雜時(shí),加入 H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O.
②加入CoCO3 調(diào)pH為5.2~7.6,則操作1獲得的濾渣成分為Fe(OH)3和Al(OH)3
③加鹽酸調(diào)整pH為2~3的目的為抑制CoCl2的水解.
④操作Ⅱ過程為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶(填操作名稱)、過濾.

分析 (1)③加熱甲中玻璃管,當(dāng)乙裝置中不再有氣泡產(chǎn)生,即堿式碳酸鈷分解完畢;
(2)步驟④中緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘,將裝置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙裝置中,以免影響測量結(jié)果;
(3)在活塞a前,加裝裝置D,裝置中盛放的堿石灰容易吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳;
(4)堿式碳酸鈷樣品3.65g,反應(yīng)前乙裝置的質(zhì)量為80.00g,反應(yīng)后質(zhì)量為80.36g,故生成水的質(zhì)量為80.36g-80.00g=0.36g,物質(zhì)的量為 $\frac{0.36g}{18g/mol}$=0.02mol;反應(yīng)前丙裝置的質(zhì)量為62.00g,反應(yīng)后質(zhì)量為62.88g,生成二氧化碳的質(zhì)量為62.88g-62.00g=0.88g,物質(zhì)的量為$\frac{0.88g}{44g/mol}$=0.02mol,故Co的質(zhì)量為3.65g-0.02mol×2×17g/mol-0.02mol×60g/mol=1.77g,故Co原子物質(zhì)的量為:$\frac{1.77g}{59g/mol}$=0.03mol,根據(jù)Co、H、C元素守恒可知,x:y:z=0.03mol:0.02mol×2:0.02mol=3:4:2,得到化學(xué)式;
(5)鈷廢料含少量Fe、Al等雜質(zhì),含鈷廢料加入鹽酸加熱酸浸,得到溶液中含有氯化亞鐵,氯化鋁氯化鈷等,加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子,加入碳酸鈷調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子和鋁離子全部沉淀,過濾得到濾液中加入鹽酸調(diào)節(jié)溶液PH值通過2-3,抑制鈷離子水解,蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到氯化鈷晶體;
①三價(jià)鐵離子易轉(zhuǎn)化為沉淀,所以要把二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子;
②調(diào)節(jié)溶液的pH值,使溶液中鐵離子和鋁離子生成沉淀,而鈷離子存在溶液中,從而將鐵離子、鋁離子和鈷離子分開;
③加鹽酸調(diào)整pH為2~3的目的是抑制氯化鈷的水解;
④分析可知操作Ⅱ過程為的溶質(zhì)晶體的過程,利用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到.

解答 解:(1)③加熱甲中玻璃管,當(dāng)乙裝置中不再有氣泡產(chǎn)生,即堿式碳酸鈷分解完畢,故答案為:不再有氣泡產(chǎn)生;
(2)步驟④中緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘,將裝置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙裝置中,以免影響測量結(jié)果,
故答案為:將裝置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙裝置中;
(3)在活塞a前,加裝裝置D,裝置中盛放的堿石灰容易吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳,故答案為:D;活塞a前(或裝置甲前);
(4)堿式碳酸鈷樣品3.65g,反應(yīng)前乙裝置的質(zhì)量為80.00g,反應(yīng)后質(zhì)量為80.36g,故生成水的質(zhì)量為80.36g-80.00g=0.36g,物質(zhì)的量為$\frac{0.36g}{18g/mol}$=0.02mol;反應(yīng)前丙裝置的質(zhì)量為62.00g,反應(yīng)后質(zhì)量為62.88g,生成二氧化碳的質(zhì)量為62.88g-62.00g=0.88g,物質(zhì)的量為$\frac{0.88g}{44g/mol}$=0.02mol,故Co的質(zhì)量為3.65g-0.02mol×2×17g/mol-0.02mol×60g/mol=1.77g,故Co原子物質(zhì)的量為:$\frac{1.77g}{59g/mol}$=0.03mol,根據(jù)Co、H、C元素守恒可知,x:y:z=0.03mol:0.02mol×2:0.02mol=3:4:2,故堿式碳酸鈷的化學(xué)式為Co3(OH)4(CO32;
故答案為:Co3(OH)4(CO32
(5)①三價(jià)鐵離子易轉(zhuǎn)化為沉淀,所以要加入氧化劑過氧化氫把二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子,而不會(huì)引入新的雜質(zhì),反應(yīng)的離子方程式為;2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
故答案為:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
②廢料加入鹽酸后生成氯化物,然后加入雙氧水,二價(jià)鐵離子被雙氧水氧化生成三價(jià)鐵離子,根據(jù)沉淀的pH值表格知,當(dāng)溶液的pH值為5.2時(shí),鐵離子和鋁離子被完全沉淀,當(dāng)溶液的pH值為7.6時(shí),鈷離子才開始產(chǎn)生沉淀,所以要想將鐵離子、鋁離子和鈷離子分離,溶液的pH值應(yīng)該不小于5.2不大于7.6,則操作I獲得的濾渣成分為Fe(OH)3和Al(OH)3
故答案為:Fe(OH)3和Al(OH)3;
③加鹽酸調(diào)整pH為2~3的目的為抑制CoCl2的水解,故答案為:抑制CoCl2的水解;
④操作Ⅱ過程為的溶質(zhì)晶體的過程,利用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到,故答案為:冷卻結(jié)晶;

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理理解、方案設(shè)計(jì)的評價(jià)、實(shí)驗(yàn)裝置的理解、物質(zhì)組成的測定等,難度中等,理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵,是對知識的綜合運(yùn)用,需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用分析解決問題的能力.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.常溫下,測得0.1mol•L-1某溶液的pH值大于7,則該溶液中可能的溶質(zhì)為( 。
A.KClB.NH3C.NaNO3D.CH3COOH

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

3.(1)1molH2O中約含有NA個(gè)H2O分子;
(2)1molH2O的質(zhì)量為18g;;
(3)18gH2O的物質(zhì)的量為1mol;
(4)H2O的摩爾質(zhì)量為18g/mol.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

13.設(shè)NA為阿伏伽德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是( 。
A.16g${\;}_{\;}^{18}$O3中含有的中子數(shù)為10NA
B.密閉條件下,2molSO2和1molO2在密閉容器中充分反應(yīng)后容器中的分子數(shù)大于2NA
C.室溫下,1LpH=13的NaOH溶液中,由水電離的OH-數(shù)目為0.1NA
D.已知3BrF3+5H2O═HBrO3+Br2+9HF+O2↑,若有5molH2O參加反應(yīng),則被誰還原BrF3的分子數(shù)目為3NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

20.如圖為通過手持技術(shù)實(shí)時(shí)測量冰醋酸稀釋過程中電導(dǎo)率和溫度的變化曲線,下列關(guān)于弱電解質(zhì)溶液電離過程的說法錯(cuò)誤的是(  )
A.冰醋酸稀釋過程中,溶液的導(dǎo)電能力先增大后減小
B.左圖的曲線也可以表示溶液的pH變化趨勢
C.稀釋一開始,溶液的溫度就下降,可推知電離過程可能是吸熱過程
D.可通過微熱的方法,使圖中a點(diǎn)溶液中的c(CH3COO-)增大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

10.已知分解1molKClO3放出熱量38.8kJ.當(dāng)MnO2作催化劑時(shí)KClO3的分解機(jī)理為:
①2KClO3+4MnO2═2KCl+2Mn2O7   慢
②2Mn2O7═4MnO2+3O2        快
下列有關(guān)說法不正確的是(  )
A.1molKClO3所具有的總能量高于1molKCl所具有的總能量
B.KClO3分解速率快慢主要取決于反應(yīng)①
C.1gKClO3,1gMnO2,0.1g Mn2O7混合加熱,充分反應(yīng)后MnO2質(zhì)量為1g
D.將固體二氧化錳碾碎,可加快KClO3的分解速率

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

17.用NA表示阿伏德羅常數(shù)的數(shù)值,下列說法正確的是( 。
A.常溫下,1mol•L-1的Na2CO3溶液中CO32-的數(shù)目小于NA
B.常溫常壓下,1.7g NH3中所含的原子數(shù)為0.4NA
C.向含0.1mol NH4Al(SO42的溶液中滴加NaOH溶液至沉淀完全溶解,消耗的OH-數(shù)目為0.4NA
D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,4.48LNO2與足量的水反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.1NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

14.氨在國防、工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用.
(1)工業(yè)以甲烷為原料生產(chǎn)氨氣的過程如下:甲烷$\stackrel{Ⅰ}{→}$氫氣$\stackrel{Ⅱ}{→}$氨氣
①過程Ⅰ中,有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖1所示
反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”),CH4(g)與H2O(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式是CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+118.1kJ/mol.
②CO可降低過程Ⅱ所用催化劑的催化效率,常用乙酸二氨合銅(Ⅰ)溶液吸收,其反應(yīng)原理為:[Cu(NH32CH3COO](aq)+CO(g)+NH3(g)?[Cu(NH32]CH2COO•CO(1),所得溶液經(jīng)處理的又可再生,恢復(fù)其吸收CO能力,再生的適宜條件是b.(選填字母).
a.高溫、高壓  b.高溫、低壓  c.低溫、低壓  d.低溫、高壓
③如表是過程Ⅱ中,反應(yīng)物的量相同時(shí),不同條件下平衡體系中氨的體積分?jǐn)?shù)
15.2MPa20.3MPa30.4MPa
400℃32.8%38.8%48.2%
450℃22.4%27.5%35.9%
500℃14.9%18.8%25.8
Ⅰ.根據(jù)表中數(shù)據(jù),得出的結(jié)論是氮?dú)夂蜌錃夂铣砂钡姆磻?yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)并且是體系壓強(qiáng)減小的反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng);增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng).
Ⅱ.恒溫時(shí),將N2和H2的混合氣體充入2L密閉容器中,10分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)n (N2)=0.1mol,
n (H2)=0.3mol.圖2圖象能正確表示該過程中相關(guān)量的變化的是ab.(選填字母).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

15.斯坦福大學(xué)華人化學(xué)家戴宏杰率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)研制出一種可在一分鐘內(nèi)完成充放電的超常性能鋁離子電池,內(nèi)部用AlCl4-和有機(jī)陽離子構(gòu)成電解質(zhì)溶液,其放電工作原理如圖所示.下列說法不正確的是(  )
A.充電時(shí),該電池負(fù)極應(yīng)連接外接電源的負(fù)極
B.放電時(shí),電子從鋁流出經(jīng)過電解質(zhì)溶液到達(dá)石墨電極
C.充電時(shí)的陽極反應(yīng)為:Cn+AlCl4--e-═CnAlCl4
D.放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為:Al-3e-+7AlCl4-═4Al2Cl7-

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