Question

7．钴及其化合物可作为一些化学合成的催化剂，亦用于油漆、颜料、玻璃、釉瓷及电极
板等的制造．
（1）粉红色、不溶于水的Co（OH）₂具有两性，其溶于盐酸的离子方程式为Co（OH）₂+2H⁺=Co²⁺+2H₂O，Co（OH）₂在空气中慢慢被氧化为棕褐色的Co（OH）₃，反应的化学方
 程式为4Co（OH）₂+O₂+2H₂O=4Co（OH）₃．
（2）Co_xNi_（1-x）Fe₂0₄（其中Co、Ni均为+2价）可用作H₂0₂分解的催化剂，具有较高的活性．
①该催化剂中铁元素的化合价为+3．
②两种不同方法制得的催化剂Co_xNi_（1-x）Fe₂0₄在10℃时催化分解6%的H₂0₂溶液的相对初始速率随X变化的曲线如图所示．由图中信息可知：微波水热法制取得到的催化剂活性更高；Co²⁺、Ni²⁺两种离子中催化效果较好的是Co²⁺．
（3）CoCl₂常用作多彩水泥的添加剂，可用钴的氧化物（其中Co的化合价为+2、+3）制备，用480mL 5mol．I^-1盐酸恰好将其完全溶解，得到CoCl₂溶液和6.72L（标准状况下）黄绿色气体．则该钴的氧化物的化学式
为Co₃O₄．

Answer 1

分析 （1）类比氢氧化铝的两性回答即可，类比氢氧化亚铁的性质回答即可；
（2）①根据化合价代数和为0计算Fe的化合价；
②过氧化氢的分解速率越大，催化剂活性更高；随x值越大，过氧化氢的分解速率越大，而x增大，Co²⁺的比例增大；一
（3）由电子守恒：n（Co³⁺）=2 n（Cl₂），由电荷守恒：n（Co原子）_总=n（Co²⁺）_溶液=$\frac{1}{2}$n（Cl^-），联立计算n_氧化物（Co²⁺），根据化合价电荷守恒为0计算氧化物中n（O），进而计算氧化物中n（Co）：n（O）．

解答 解：（1）Co（OH）₂溶于盐酸生成氯化钴，离子反应方程式为：Co（OH）₂+2H⁺=Co²⁺+2H₂O；Co（OH）₂在空气中慢慢被氧化为棕褐色的Co（OH）₃的方程式为：4Co（OH）₂+O₂+2H₂O=4Co（OH）₃，故答案为：Co（OH）₂+2H⁺=Co²⁺+2H₂O；4Co（OH）₂+O₂+2H₂O=4Co（OH）₃；
（2）①Co_xNi_（1-x）Fe₂O₄中Co、Ni均为+2，O为-2价，则Fe的化合价为$\frac{4×2-（2x+2-2x）}{2}$=+3，故答案为：+3；
②过氧化氢的分解速率越大，催化剂活性更高，根据图象可知，x相同时，微波水热法初始速度大于常规水热法，故微波水热法制得催化剂的活性更高；由图可知，随x值越大，过氧化氢的分解速率越大，而x增大，Co²⁺的比例增大，故Co²⁺的催化活性更高，故答案为：微波水热；Co²⁺；
（3）由电子守恒：n（Co³⁺）=2 n（Cl₂）=2×$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.6 mol，由电荷守恒：n（Co原子）_总=n（Co²⁺）_溶液=$\frac{1}{2}$n（Cl^-）=$\frac{1}{2}$×（ 0.48L×5mol/L-2×0.3mol）=0.9 mol，所以固体中的n（Co²⁺）=0.9mol-0.6mol=0.3 mol，根据化合价电荷守恒为0，氧化物中n（O）=（0.3mol×2+0.6mol×3）÷2=1.2mol，故该钴氧化物中n（Co）：n（O）=0.9mol：1.2mol=3：4，故氧化物的化学式为：Co₃O₄，故答案为：Co₃O₄．

点评 本题考查学生对实验原理理解、方案设计的评价、实验装置的理解、物质组成的测定等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合运用，需要学生具有扎实的基础与综合运用分析解决问题的能力．