Question

鈷（Co）化合物對化學鍵的研究起著重要的作用．為測定某鈷化合物[Co（NH₃）_x Cl_y]Cl_z的組成，進行如下實驗：
稱取樣品0.5010g，加入過量的NaOH溶液，煮沸，蒸出所有的氨，冷卻，得到A．
①產生的氨用50.00mL 0.5000mol?L^-1的鹽酸完全吸收并用蒸餾水定容到100mL，得溶液B，取B溶液
20.00mL，用0.1000mol?L^-1NaOH滴定，消耗NaOH溶液30.00mL．
②向A中加入過量的KI固體，振蕩，鹽酸酸化后置于暗處，發(fā)生反應：Co^m++I^-→Co²⁺+I₂（未配平）
反應完成后，蒸餾水稀釋，用Na₂S₂O₃溶液滴定析出的I₂，消耗0.1000mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液20.00mL．反應方程式為：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆
③另稱取該物質樣品0.2505g，溶于水，以0.1000mol?L^-1AgNO₃溶液滴定至恰好反應完全，消耗AgNO₃溶液
20.00mL．相應反應式為：[Co（NH₃）_x Cl_y]Cl_z+zAgNO₃=[Co（NH₃）_x Cl_y]（NO₃）_z+zAgCl↓
通過計算求：
（1）[Co（NH₃）_x Cl_y]Cl_z中氮元素的質量分數．
（2）該鈷化合物的化學式．

Answer 1

考點：復雜化學式的確定,探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數據處理題

分析：（1）根據中和滴定和氮守恒計算該化合物中氮元素質量分數；
（2）Co與Fe同一族，Co^m+具有強氧化性，故設m=3，根據滴定結果計算Co的物質的量，根據質量守恒計算Cl的物質的量，根據生成氯化銀沉淀計算絡合物外界中氯離子，進而計算出絡合物內界中氯，計算出該化合物中各微粒物質的量之比，寫出化學式．

解答： 解：（1）NaOH+HCl=NaCl+H₂O   NH₃+HCl=NH₄Cl
20.00mLB溶液消耗0.1000mol?L^-1NaOH 30.00mL．
20.00mLB溶液中過量的HCl：n（HCl）=0.003000mol，
100mLB溶液中過量的HCl：n（HCl）=50.00mL 0.5000mol?L^-1×5=0.01500mol，
那么與NH₃反應的n（HCl）=0.05000L×0.5000mol?L^-1-0.01500mol=0.01000mol
故0.5010g樣品中 n（NH₃）=0.01000mol   n（N）=0.01000mol，
[Co（NH₃）_xCl_y]Cl_z中氮元素的質量分數ω=

0.01000mol×14g/mol

0.5010g

×100%=27.94%；
答：[Co（NH₃）_xCl_y]Cl_z中氮元素的質量分數為27.94%；
（2）I₂+2Na₂S₂O₃═2NaI+Na₂S₄O₆
因反應用去0.1000mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液20.00mL，推算出：n（I₂）=0.001000mol，
Co與Fe同一族，Co^m+具有強氧化性，故設m=3
則有：2Co³⁺+2I^-═2Co²⁺+I₂ n（Co³⁺）=0.002000mol，
0.5010g樣品中Cl的總質量為：
m（Cl）=0.5010g-0.002000molx59g?mol^-1-0.01000molx17g?mol^-1=0.2130g
n（Cl）=

0.2130g

35.5g/mol

=0.006000mol，
又有：[Co（NH₃）_xCl_y]Cl_z+zAgNO₃═[Co（NH₃）_xCl_y]（NO₃）_z+zAgCl↓
0.2505g樣品擴大一倍來算（即用0.5010g）推算出：
反應消耗AgNO₃：n（AgNO₃）=0.1000mol?L^-1x40.00mL=0.004000mol
即發(fā)生上述反應的Cl^-為：n（Cl^-）=0.004000mol，
則有  y：z=（0.006000mol-0.004000 mol）：0.004000mol=1：2
同時還有：1：x：（y+z）=0.002000：0.01000：0.006000=1：5：3
解得：x=5  y=1  z=2
帶入[Co（NH₃）_xCl_y]Cl_z中，求得Co化合價為：+3，假設成立，
該鈷化合物的化學式為：[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂．
答：該鈷化合物的化學式為：[Co（NH₃）₅Cl]Cl₂．

點評：本題考察了復雜化學式的確定，難度較大，關鍵是熟悉測定原理，根據Co與Fe同一族，Co^m+具有強氧化性，故設m=3是解題的突破口，也是難點所在．