三氯化六氨合钴(Ⅲ)是一种重要的化工产品, 实验中采用H2O2作氧化剂,在大量氨和氯化铵存在下,选择活性炭作为催化剂将Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ),来制备三氯化六
题型:不详难度:来源:
三氯化六氨合钴(Ⅲ)是一种重要的化工产品, 实验中采用H2O2作氧化剂,在大量氨和氯化铵存在下,选择活性炭作为催化剂将Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ),来制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)配合物,反应式为:2CoCl2·6H2O + 10NH3 + 2NH4Cl + H2O2 活性炭2[Co(NH3)6]Cl3 +14H2O 已知:① 钴(Ⅱ)与氯化铵和氨水作用,经氧化后一般可生成三种产物:紫红色的二氯化一氯五氨合钴[Co(NH3)5 Cl]Cl2晶体、砖红色的三氯化五氨一水合钴[Co(NH3)5 H2O]Cl3晶体、橙黄色的三氯化六氨合钴[Co(NH3)6]Cl3晶体,控制不同的条件可得不同的产物(如温度不同产物也不同)。293K时,[Co(NH3)6]Cl3在水中的溶解度为0.26mol/L ②CoCl2、[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5 Cl]Cl2在水中能完全电离 ③制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)粗产品的流程如下:
④三氯化六氨合钴(Ⅲ)粗产品的提纯流程如下:
⑤制备过程中可能用到的部分装置如下: 请回答下列问题: (1)操作B的名称是 ,操作A后所弃去的沉淀中一定有 。 (2)CoCl2在没有铵盐存在的情况下,遇氨水生成蓝色沉淀,该反应的离子方程式为 。原料NH4Cl的主要作用有:① ;②提供NH3。 (3)冷却至10℃后,步骤B中逐滴加入H2O2溶液的目的:① ;②使反应温和进行。 (4)操作A的名称为 ,进行该操作的装置是 (填序号)。 A.装置Ⅰ B.装置Ⅱ C.装置Ⅲ 若操作过程中,发现漏斗尖嘴处有少量晶体析出,处理方法是 。 装置Ⅱ中仪器A、B、C、D的名称分别是 、 、 、 。 (5)步骤C进行洗涤时要用到两种试剂,应该先用_____(填序号,下同)洗涤,后用 洗涤。 A. 饱和氯化钠溶液 B. 无水乙醇 C. 浓盐酸 (6)你认为本实验提高产率的关键步骤有哪些? 。 (7)与[Co(NH3)6]Cl3类似的产品还有[Co(NH3)5Cl]Cl2,请简述验证某晶体是[Co(NH3)6]Cl3还是 [Co(NH3)5Cl]Cl2的实验方案: 。 |
答案
(1)烘干;活性炭 (2)Co2++2NH3·H2O=Co(OH)2↓+ 2NH4+ ;抑制NH3·H2O的电离 (3)避免H2O2的分解 (4)趁热过滤;A;用滤液清洗;布氏漏斗;吸滤瓶;安全瓶;抽气泵 (5)C B (6)①煮沸20min,使反应完全 ②整个过程温度的控制,因为温度不同,产物不同 ③最后加入的7mL浓盐酸,因为借助同离子效应使产品析出 (7)取等质量的晶体分别溶于水,室温下加足量的AgNO3溶液后,滤去沉淀,对滤液再进行加热,又能产生沉淀的是[Co(NH3)5 Cl]Cl2,不能再产生沉淀的是[Co(NH3)6 ]Cl3 |
解析
试题分析:(1)抽滤后得到的产品中含有水分,需要烘干,因此操作B的名称是烘干;反应中需要活性炭作催化剂,而活性炭不溶于水,所以操作A后所弃去的沉淀中一定有活性炭。 (2)CoCl2在没有铵盐存在的情况下,遇氨水生成蓝色沉淀,该蓝色沉淀是氢氧化钴,该反应的离子方程式为Co2++2NH3·H2O=Co(OH)2↓+ 2NH4+ ;在碱性条件下容易生成氢氧化钴沉淀,因此原料NH4Cl的主要作用除了提供NH3以外,还有抑制NH3·H2O的电离,降低溶液的碱性。 (3)由于双氧水不稳定,受热易分解,因此冷却至10℃后,步骤B中逐滴加入H2O2溶液的目的是避免H2O2的分解,另外使反应温和进行。 (4)由于温度不同,产物也不同,因此操作A应该是趁热过滤;由于需要保持一定温度,所以选择装置I,即答案选A;若操作过程中,发现漏斗尖嘴处有少量晶体析出,处理方法是用滤液清洗;根据仪器的构造特点可知装置Ⅱ中仪器A、B、C、D的名称分别是布氏漏斗;吸滤瓶;安全瓶;抽气泵。 (5)增大氯离子浓度可以防止产品溶解而损失,因此三氯化六氨合钴首先应该用浓盐酸洗涤,最后再用有机溶剂乙醇洗涤,故答案为C、B。 (6)根据以上分析可知实验提高产率的关键步骤①煮沸20min,使反应完全;②整个过程温度的控制,因为温度不同,产物不同;③最后加入的7mL浓盐酸,因为借助同离子效应使产品析出。 (7)根据结构可知,氯离子作为配体的数目是不同的,且温度不同,产品不同,据此可以验证,即取等质量的晶体分别溶于水,室温下加足量的AgNO3溶液后,滤去沉淀,对滤液再进行加热,又能产生沉淀的是[Co(NH3)5 Cl]Cl2,不能再产生沉淀的是[Co(NH3)6 ]Cl3。 |
举一反三
(14分)草酸是一种重要的化工原料,广泛用于药物生产、高分子合成等工业,草酸晶体受热到100℃时失去结晶水,成为无水草酸。某学习小组的同学拟以甘蔗渣为原料用水解—氧化—水解循环进行制取草酸。
请跟据以上信息回答下列问题: (1)图示①②的氧化—水解过程是在上图1的装置中进行的,指出装置A的名称 。 (2)图示①②的氧化—水解过程中,在硝酸用量、反应的时间等条件均相同的情况下,改变反应温度以考察反应温度对草酸收率的影响,结果如上图2所示,请选择最佳的反应温度为 ,为了达到图2所示的温度,选择图1的水浴加热,其优点是 。 (3)在图示③④中的操作涉及到抽滤,洗涤、干燥,下列有关说法正确的是 。 A.在实验过程中,通过快速冷却草酸溶液,可以得到较大的晶体颗粒,便于抽滤 B.在洗涤沉淀时,应关小水龙头,使洗涤剂缓缓通过沉淀物 C.为了检验洗涤是否完全,应拔下吸滤瓶与安全瓶之间橡皮管,从吸滤瓶上口倒出少量滤液于试管中进行相关实验。 D.为了得到干燥的晶体,可以选择在坩埚中直接加热,并在干燥器中冷却。 (4)要测定草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的纯度,称取7.200g制备的草酸晶体溶于适量水配成250mL溶液,取25.00mL草酸溶液于锥形瓶中,用0.1000mol/L酸性高锰酸钾溶液滴定 (5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O), ①取25.00mL草酸溶液的仪器是 , ②在草酸纯度测定的实验过程中,下列说法正确的是: 。 A.润洗滴定管时,应从滴定管上口加满所需的酸或碱液,使滴定管内壁充分润洗 B.移液管取草酸溶液时,需将尖嘴处的液体吹入锥形瓶,会使实验误差偏低 C.滴定时,左手轻轻向内扣住活塞,手心空握以免碰到活塞使其松动漏出溶液 D.滴定终点读取滴定管刻度时,仰视标准液液面,会使实验误差偏高 ③判断滴定已经达到终点的方法是: 。 ④达到滴定终点时,消耗高锰酸钾溶液共20.00mL,则草酸晶体的纯度为 。 |
暗紫色化合物A具有绿色、高电压和高能量的特点,近年来引起了电化学界的高度重视。在常温和干燥的条件下,化合物A可以稳定的存在,但它在水溶液中不稳定,一段时间后转化为红褐色沉淀,同时产生一种气体单质。某兴趣小组的同学对化合物A进行组成分析,确定A中仅含有O、K、Fe三种元素。取3.96g化合物A的粉末溶于水,滴加足量的稀硫酸,向反应后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液,恰好完全反应。过滤,将洗涤后的沉淀充分灼烧,得到红棕色固体粉末1.60g;将所得滤液在一定条件下蒸发可得到一种纯净的不含结晶水的盐10.44g。 (1)化合物A的化学式为 ;化合物A与H2O反应的离子方程式为 。 (2)化合物A还可作为一种“绿色高效多功能”水处理剂。原因是 。 (3)化合物A的制备还可通过氧化法,试写出在KOH存在条件下用次氯酸钾氧化氢氧化铁制备A的化学方程式 。 (4)目前,人们针对化合物A的稳定性进行了大量的探索,并取得了一定的进展。下列物质中有可能提高化合物A水溶液稳定性的是 A.亚硫酸钠 | B.KOH | C.醋酸 | D.Fe(NO3)3 | (5)为研究温度对化合物A水溶液稳定性的影响,请设计一个实验方案 。 |
要组装一套实验室利用液体和液体反应制备气体的装置,现设计了如下的五步操作,正确的程序是 ①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上 ②将酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯确定铁圈高度,固定铁圈,放好石棉网 ③用漏斗向蒸馏烧瓶中加入一种液体反应物,再向分液漏斗中加入另一种液体反应物,并将导气管放入气体收集装置中 ④检查装置的气密性(利用固定装置微热的方法检查气密性) ⑤在蒸馏烧瓶中装好分液漏斗,连接好导气管A.②①⑤④③ | B.④②①⑤③ | C.②①⑤③④ | D.①⑤④②③ |
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(共15分) 某矿样含有大量的CuS及少量其它不溶于酸的杂质。实验室中以该矿样为原料制备CuCl2·2H2O晶体,流程如下:
(1)在实验室中,欲用37%(密度为1.19 g·mL-1)的盐酸配制500 mL 6 mol·L-1的盐酸,需要的仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外,还有_______________ 、 _______________ 。 (2)①若在实验室中完成系列操作a。则下列实验操作中,不需要的是_______ (填下列各项中序号)。
②CuCl2溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+(蓝色)+4Cl- CuCl42-(黄色)+4H2O。 欲用实验证明滤液A(绿色)中存在上述平衡,除滤液A外,下列试剂中,还需要的是____ (填下列各项中序号)。 a.FeCl3固体 b.CuCl2固体 c.蒸馏水 (3)某化学小组欲在实验室中研究CuS焙烧的反应过程,查阅资料得知在空气条件下焙烧CuS时,固体质量变化曲线及SO2生成曲线如下图所示。
①CuS矿样在焙烧过程中,有Cu2S、CuO·CuSO4、CuSO4、CuO生成,转化顺序为下列四阶段:
第①步转化主要在200~300oC范围内进行,该步转化的化学方程式为 _______________ 。 ②300~400oC范围内,固体质量明显增加的原因是_______________,上图所示过程中,CuSO4固体能稳定存在的阶段是__________(填下列各项中序号)。 a.一阶段 b、二阶段 c、三阶段 d、四阶段 ③该化学小组设计如下装置模拟CuS矿样在氧气中焙烧第四阶段的过程,并验证所得气体为SO2和O2的混合物。
a.装置组装完成后,应立即进行气密性检查,请写出检查A-D装置气密性的操作 __________ 。 b.当D装置中产生白色沉淀时,便能说明第四阶段所得气体为SO2和O2的混合物。你认为装置D中原来盛有的溶液为_______________ 溶液。 c.若原CuS矿样的质量为l0.0 g(含加热不反应的杂质),在实验过程中,保持温度在760oC左右持续加热,待矿样充分反应后,石英玻璃管内所得固体的质量为8.4 g,则原矿样中CuS的质量分数为__________。 |
(14分)黄铜矿是工业炼铜的主要原料,主要成分为CuFeS2,含少量脉石。为测定该黄铜矿的纯度,某同学设计了如下实验:
用电子天平称取研细的黄铜矿样品1.150g,在空气存在下进行煅烧,生成Cu、Fe3O4和SO2气体,实验后取d中溶液的1/10置于锥形瓶中,用0.05mol/L标准碘溶液进行滴定,消耗标准碘溶液20.00mL。请回答下列问题: (1)将样品研细后再进行反应,其目的是 ;标准碘溶液应盛放在(填“碱式”或“酸式”) 滴定管中。 (2)装置a的作用是 (填序号)。A.除去空气中的二氧化碳 | B.除去空气中的水蒸气 | C.有利于气体混合 | D.有利于观察、控制空气流速 | (3)若去掉c装置,会使测定结果(填“偏低”、“偏高”或“无影响”) ,写出影响测定结果的化学方程式: 。 (4)上述反应结束后,仍需通一段时间的空气,其目的是 。 (5)通过计算可知,该黄铜矿的纯度为 。 |
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