Question

(11分)钴(Co)化合物对化学键的研究起着重要的作用。为测定化合物[Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z的组成，进行如下实验①称取样品0.5010 g，加入过量的NaOH溶液，煮沸，蒸出所有的氨，冷却，得到A。产生的氨用50.00 mL 0.5000 mol?L^-1的盐酸完全吸收并用蒸馏水定容至100 mL，得溶液B。取B溶液20.00 mL，用0.1000 mol?L^-1NaOH滴定，消耗NaOH溶液30.00 mL。

 ②向A中加入过量KI固体，振荡，用盐酸酸化后置于暗处，发生反应：

         Co^m++I^-→Co²⁺+I₂(未配平)

反应完成后，加蒸馏水稀释，用Na₂S₂O₃溶液滴定析出的I₂，消耗0.1000 mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液20.00 mL。反应方程式为：I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆

③另称取该物质样品0.2505 g，溶于水，以0.1000 mol?L^-1AgNO₃溶液滴定至恰好反应完全，消耗AgNO₃溶液20.00 mL。相应反应化学方程式为：

  [Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z+zAgNO₃= [Co(NH₃)_xCl_y] (NO₃)_z+zAgCl↓

(1)求[Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z中氮元素的质量分数。

(2)写出该钴化合物的化学式。

Answer 1

⑴[Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z中氮元素的质量分数为27.94%

⑵该钴化合物的化学式为：[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂

解题参考：⑴NaOH+HCl=NaCl+H₂O    NH₃+HCl=NH₄Cl

20.00 mL B溶液消耗0.1000 mol?L^-1 NaOH30.00 mL   20.00 mLB溶液中过量的HCl n(HCl)=0.003000 mol  100 mL B溶液中过量的HCl  n(HCl)=0.01500 mol   则与NH₃反应的n(HCl)=0.01000 mol  故0.5010g样品中n(NH₃)=0.01000 mol    n(N)=0.01000 mol  [Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z中氮元素的质量分数

⑵I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆

因反应用去0.1000 mol?L^-1 Na₂S₂O₃溶液20.00 mL，推算出：n(I₂)=0.001000 mol

Co与Fe同一族，Co^m+具有较强氧化性，故设m=3

则有：2Co³⁺+2I^-=2Co²⁺+I₂   n(Co³⁺)=0.002000 mol

0.5010 g样品中Cl的总质量为

m(Cl)=0.5010 g-0.002000 mol×59 g?mol ^-1-0.01000 mol×17 g?mol ^-1=0.2130 g  n(Cl)=0.006000 mol

又有 [Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z+zAgNO₃= [Co(NH₃)_xCl_y](NO₃)_z+zAgCl↓

0.2505 g样品扩大一倍来算（即用0.5010 g）推算出：

反应消耗AgNO₃  n（AgNO₃）=0.1000 mol?L^-1×40.00 mL=0.004000 mol

即发生上述反应的Cl^-为：n(Cl^-)=0.004000 mol

则有  y∶z=（0.006000 mol-0.004000 mol）∶0.004000 mol=1∶2

同时还有  1∶x∶(y+z)=0.002000∶0.01000∶0.006000=1∶5∶3

解得  x=5  y=1  z=2   带入[Co(NH₃)_xCl_y]Cl_z中，求得Co化合价为+3，假设成立。

该钴化合物的化学式为[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂