Question

【題目】堿式碳酸鈷[Cox(OH)y(CO3)z]常用作電子材料，磁性材料的添加劑，受熱時可分解生成三種氧化物。為了確定其組成，某化學興趣小組同學設計了如圖所示裝置進行實驗。

（1）請完成下列實驗步驟：

①稱取3.65g樣品置于硬質玻璃管內，稱量乙、丙裝置的質量；

②按如圖所示裝置組裝好儀器，并檢驗裝置氣密性；

③加熱甲中玻璃管，當乙裝置中____________（填實驗現象），停止加熱；

④打開活塞a，緩緩通入空氣數分鐘后，稱量乙、丙裝置的質量；

⑤計算。

（2）步驟④中緩緩通入空氣數分鐘的目的是_______________。

（3）某同學認為上述實驗裝置中存在一個明顯缺陷，為解決這一問題，可選用下列裝置中的_______（填字母）連接在__________（填裝置連接位置）。

（4）若按正確裝置進行實驗，測得如下數據：則該堿式碳酸鈷的化學式為______________。

	乙裝置的質量/g	丙裝置的質量/g
加熱前	80.00	62.00
加熱后	80.36	62.88

（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）制取CoCl2·6H2O的一種工藝如下：

已知：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3
開始沉淀(pH)	2.3	7.5	7.6	3.4
完全沉淀（pH）	4.1	9.7	9.2	5.2

①凈除雜質時，加入H2O2發生反應的離子方程式為_____________。

②加入CoCO3調pH為5.2～7.6，則操作Ⅰ獲得的濾渣成分為_____________________。

③加鹽酸調整pH為2～3的目的為_________________。

④操作Ⅱ過程為_______________（填操作名稱）、過濾。

Answer 1

【答案】 不再有氣泡產生時 將裝置中產生的CO2和H2O(g)全部排入乙、丙裝置中 D 活塞a前（或裝置甲前） Co3(OH)4(CO3)2（ 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Al(OH)3、Fe(OH)3 抑制CoCl2的水解 蒸發濃縮、冷卻結晶

【解析】（1）由堿式碳酸鈷的化學式可知，其受熱分解可生成CO2和H2O(g)，則乙裝置中不再有氣泡產生時，說明堿式碳酸鈷分解完畢，可停止加熱。答案為：不再有氣泡產生時

（2）為避免影響稱量結果，需通入空氣將裝置中產生的CO2和H2O(g)全部排入乙、丙裝置中。答案為：將裝置中產生的CO2和H2O(g)全部排入乙、丙裝置中

（3）空氣中的CO2和H2O(g)可通過活塞a進入裝置中，影響測量結果，則應在活塞a前添加裝置D來吸收。答案為： D 、活塞a前（或裝置甲前）

（4）由表中數據可知，乙裝置中吸收的，丙裝置中吸收的，則根據氫原子和碳原子質量守恒，可得，可見，堿式碳酸鈷的化學式為Co3(OH)4(CO3)2。答案為; Co3(OH)4(CO3)2

（5）①含鈷廢料加入過量鹽酸，并加熱，得到的溶液中含有FeCl3和AlCl3雜質，加入H2O2可將Fe2+氧化為Fe3+，離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。②沉淀物開始沉淀的pH應小于7.6，且加入H2O2后溶液中已無Fe2+，故濾渣成分為Al(OH)3、Fe(OH)3。③Co2+會發生水解，加鹽酸調節溶液的p為的目的為抑制CoCl2的水解。④操作Ⅱ為溶質結晶過程，具體步驟為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾。答案為：①2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O ② Al(OH)3、Fe(OH)3 ③ 抑制CoCl2的水解 ④蒸發濃縮、冷卻結晶