Question

【題目】實(shí)驗(yàn)室利用CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、濃氨水為原料，在活性炭催化下，合成橙黃色晶體Co(NH3)6Cl3，實(shí)驗(yàn)流程和裝置圖如下：

已知：①不同溫度下，Co(NH3)6Cl3在水中溶解度曲線如圖所示。

②Co(NH3)6Cl3 在溶液中主要以Co(NH3)63+和Cl- 形式存在,加入少量濃鹽酸有利于結(jié)晶析出。

③Ksp[Co(OH)2]=1.09×10-15，Ksp[Co(OH)3]=1.6×10-44。

回答下列問(wèn)題：

(1)圖中儀器A的名稱(chēng)是_______;在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中NH4Cl除作反應(yīng)物外，還可防止在滴加氨水時(shí)生成粉紅色Co(OH)2沉淀,其原理是_______。

(2)氧化過(guò)程在圖所示裝置中進(jìn)行，生成Co(NH3)6Cl3。

①氧化時(shí)須先加入氨水,再加入H2O的目的是_______;該反應(yīng)的離子方程式為_______。

②反應(yīng)時(shí)需要控制溫度在50~60℃之間,溫度不能過(guò)高的原因是_______。

(3)冰水冷卻的目的是_______ ；濾渣中所含有的主要雜質(zhì)為_______。

(4)請(qǐng)完成由過(guò)濾后所得濾渣獲取Co(NH3)6Cl3的實(shí)驗(yàn)方案：將濾渣加入沸水中，充分?jǐn)嚢?趁熱過(guò)濾，_______，再用少許乙醇洗滌，低溫干燥。

(5)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中若不使用活性炭作催化劑,則會(huì)得到紫紅色晶體Co(NH3)5Cl3(M=250.5g·mol-1)。取2.505g紫紅色晶體,溶于水后加入足量AgNO3溶液,生成白色沉淀2.870g,寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______。

Answer 1

【答案】 分液漏斗 NH4Cl會(huì)抑制NH3·H2O的電離，防止pH過(guò)高 氨水提供NH3分子，與氧化生成的Co3+形成Co(NH3)63+,從而防止Co(OH)3的生成 H2O2+2Co2++2NH4++10NH3·H2O=2Co(NH3)63++12H2O 溫度過(guò)高過(guò)氧化氫分解，氨氣逸出 降低Co(NH3)6Cl3的溶解度，提高產(chǎn)量 活性炭 向?yàn)V液中加入少量濃鹽酸，用冰水浴冷卻后過(guò)濾 Co(NH3)5Cl3+2AgNO3=2AgCl↓+Co(NH3)5Cl(NO3)2

【解析】試題分析：由圖中信息可知，實(shí)驗(yàn)室利用CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、濃氨水為原料，在活性炭催化下，可以合成橙黃色晶體Co(NH3)6Cl3。由實(shí)驗(yàn)流程和裝置圖可知，在三口燒瓶中，雙氧水把+2價(jià)Co氧化到+3價(jià)，NH4Cl的作用是抑制NH3·H2O的電離，防止pH過(guò)高。過(guò)濾后，濾渣中含活性炭和Co(NH3)6Cl3。

(1)儀器A的名稱(chēng)是分液漏斗；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中NH4Cl除作反應(yīng)物外，還可防止在滴加氨水時(shí)生成粉紅色Co(OH)2沉淀，其原理是NH4Cl會(huì)抑制NH3·H2O的電離，防止pH過(guò)高。

(2)①氧化時(shí)須先加入氨水，再加入H2O的目的是氨水提供NH3分子，與氧化生成的Co3+形成Co(NH3)63+，從而防止Co3+水解生成Co(OH)3；該反應(yīng)的離子方程式為H2O2+2Co2++2NH4++10NH3·H2O=2Co(NH3)63++12H2O。

②反應(yīng)時(shí)需要控制溫度在50~60℃之間，溫度不能過(guò)高的原因是溫度過(guò)高過(guò)氧化氫分解，氨氣逸出。

(3) 由Co(NH3)6Cl3在水中溶解度曲線可知，Co(NH3)6Cl3的溶解度隨溫度升高而顯著增大，故冰水冷卻的目的是降低Co(NH3)6Cl3的溶解度，提高產(chǎn)量；濾渣中所含有的主要雜質(zhì)為活性炭。

(4)由Co(NH3)6Cl3在水中溶解度曲線可知，Co(NH3)6Cl3的溶解度隨溫度升高而顯著增大，故提純Co(NH3)6Cl3時(shí)可以可以采用重結(jié)晶法，又知加入少量濃鹽酸有利于結(jié)晶析出，故可以設(shè)計(jì)由過(guò)濾后所得濾渣獲取Co(NH3)6Cl3的實(shí)驗(yàn)方案如下：將濾渣加入沸水中，充分?jǐn)嚢?/span>，趁熱過(guò)濾，向?yàn)V液中加入少量濃鹽酸，用冰水浴冷卻后過(guò)濾，再用少許乙醇洗滌，低溫干燥。

(5)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中若不使用活性炭作催化劑，則會(huì)得到紫紅色晶體Co(NH3)5Cl3 (M=250.5g·mol-1)。取2.505g紫紅色晶體，2.505g Co(NH3)5Cl3的物質(zhì)的量為0.01mol，溶于水后加入足量AgNO3溶液，生成白色沉淀2.870g，該白色沉淀是AgCl，其物質(zhì)的量為0.02mol，所以，Co(NH3)5Cl3的電離方程式為Co(NH3)5Cl3=[Co(NH3)5Cl]2++2Cl-，因此，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Co(NH3)5Cl3+2AgNO3=2AgCl↓+Co(NH3)5Cl(NO3)2。