Question

27.

    钴(Co)化合物对化学键的研究起着重要的作用。为测定某钴化合物［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，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，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。相应反应式为：

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

    通过计算求：

    ⑴［Co(NH₃)_xCl_y］Cl_z中氮元素的质量分数。

    ⑵该钴化合物的化学式。

Answer 1

⑴NaOH+HCl=NaCl+H₂O    NH₃+HCl=NH₄Cl

20.00 mL B溶液消耗0.1000 mol·L^-1 NaOH 30.00 mL

20.00 mL B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

那么与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

答：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