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【题目】为测定碱式碳酸钴[COx(OH)y(CO3z]的化学组成,研究性学习小组的同学设计了如图所示的装置进行实验探究.已知:碱式碳酸钴受热时可分解生成三种氧化物.
(1)按如图所示装置组装好仪器,并;称取3.65g样品置于硬质玻璃管内,加热,当乙装置中(填实验现象),停止加热;打开活塞a,缓缓通入空气数分钟,通入空气的目的是
(2)某同学认为上述实验中存在一个缺陷,该缺陷是
(3)通过正确实验测得乙、丙装置增重分别为0.36g、0.88g,则该碱式碳酸钴的化学式为
(4)CoCl26H2O常用作多彩水泥的添加剂.以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取COCl26H2O的一种工艺如下:
已知;25℃时

沉淀物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Co(OH)2

Al(OH)3

开始沉淀(pH)

2.3

7.5

7.6

3.4

完全沉淀(pH)

4.1

9.7

9.2

5.2

①净化除杂时,加入H2O2发生反应的离子方程式为
②加入CoCO3调pH为5.2~7.6,则操作I获得的滤渣成分为
③加盐酸调整pH为2~3的目的为
④操作Ⅱ过程为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤.

【答案】
(1)检查装置气密性;不再有气泡产生时;将装置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙装置中
(2)未考虑空气中的水蒸气和二氧化碳对实验的影响
(3)Co3(OH)4(CO32
(4)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;Fe(OH)3和Al(OH)3;抑制CoCl2的水解
【解析】解:(1)按如图所示装置组装好仪器,应首先检验装置的气密性,加热甲中玻璃管,当乙装置中不再有气泡产生,即碱式碳酸钴分解完毕,步骤中缓缓通入空气数分钟,将装置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙装置中,以免影响测量结果, 所以答案是:检验装置的气密性,不再有气泡产生,将装置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙装置中;(2)空气中的水蒸气和二氧化碳被乙丙装置吸收产生误差,在活塞a前,加装装置干燥管,装置中盛放的碱石灰用来吸收空气中的水蒸气和二氧化碳;所以答案是:未考虑空气中的水蒸气和二氧化碳对实验的影响;(3)碱式碳酸钴样品3.65g,故生成水的质量为0.36g,物质的量为 =0.02mol,生成二氧化碳的质量为0.88g,物质的量为 =0.02mol,故氧化钴的质量为3.65g﹣0.36g﹣0.88g=2.41g,物质的量为 =0.03mol,根据Co、H、C元素守恒可知,x:y:z=0.03mol:0.02mol×2:0.02mol=3:4:2,故碱式碳酸钴的化学式为Co3(OH)4(CO32 , 所以答案是:Co3(OH)4(CO32;(4)①三价铁离子易转化为沉淀,所以要加入氧化剂过氧化氢把二价铁离子氧化为三价铁离子,而不会引入新的杂质,反应的离子方程式为;2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
所以答案是:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;②废料加入盐酸后生成氯化物,然后加入双氧水,二价铁离子被双氧水氧化生成三价铁离子,根据沉淀的pH值表格知,当溶液的pH值为5.2时,铁离子和铝离子被完全沉淀,当溶液的pH值为7.6时,钴离子才开始产生沉淀,所以要想将铁离子、铝离子和钴离子分离,溶液的pH值应该不小于5.2不大于7.6,则操作I获得的滤渣成分为Fe(OH)3和Al(OH)3
所以答案是:Fe(OH)3和Al(OH)3;③加盐酸调整pH为2~3的目的为抑制CoCl2的水解,所以答案是:抑制CoCl2的水解.

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