Question

Co₂（OH）₂CO₃和Co（CH₃COO）_2?nH₂O均是生产高比能锂电池正极材料的前驱体．
（1）这两种钴的化合物中钴的化合价为

 

．
（2）Co₂（OH）₂CO₃在空气中充分加热生成四氧化三钴，该反应的化学方程式为

 

．
（3）为确定Co（CH₃COO）₂?nH₂O中的n值及其热分解过程，取一定量的样品在氮气氛围中加热，样品的固体残留率（

固体样品的剩余质量

固体样品的起始质量

×100%）随温度的变化如图所示（样品在300℃前失去结晶水，图中A、B、C、D各处固体均为纯净物，其中C、D为氧化物）．
①Co（CH₃COO）_2?nH₂O晶体中 n=

 

 （填自然数）．
②A→B点反应释放的气体为纯净物（由两种元素组成），该气体的结构简式为

 

．
③B→C点反应释放CO、CO₂两种气体，n（CO）：n（CO₂）=

 

．
④D点残留固体的化学式为

 

．（列出上述计算过程）

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：元素及其化合物

分析：（1）根据Co₂（OH）₂CO₃和Co（CH₃COO）₂?nH₂O中已知元素的化合价判断Co的化合价；
（2）Co₂（OH）₂CO₃在空气中充分加热生成四氧化三钴，根据质量守恒定律及化合价变化判断生成物，写出反应的化学方程式；
（3）①Co（CH₃COO）₂?nH₂O在加热过程中首先失去结晶水，所以A点固体为Co（CH₃COO）₂，根据样品的固体残留率为71.08计算出n值；
②B点剩余的为纯净物，根据题中数据计算出剩余固体的相对分子质量，然后设计成气体的相对分子质量，从而可判断该气体名称、结构简式；
③根据C点样品的固体残留率计算出C点固体组成，然后写出反应的方程式；
④根据D点样品的固体残留率计算出C点固体组成，然后判断其组成，写出固体残留物的化学式．

解答： 解：（1）Co₂（OH）₂CO₃中碳酸根离子化合价为-2，氢氧根离子为-1，则Co的化合价为为：

2×1+1×2

2

=+2；Co（CH₃COO）₂?nH₂O中醋酸根离子为-1价，则Co的化合价为+2，
故答案为：+2；
（2）Co₂（OH）₂CO₃在空气中充分加热生成四氧化三钴，根据化合价变化，氧气化合价降低，则Co元素化合价升高，根据化合价变化配平可得反应的化学方程式为：3Co₂（OH）₂CO₃+O₂

△   .

2Co₃O₄+3CO₂+3H₂O，
故答案为：3Co₂（OH）₂CO₃+O₂

△   .

2Co₃O₄+3CO₂+3H₂O；
（3）①Co（CH₃COO）₂?nH₂O在加热过程中先失去结晶水，则A点固体为：Co（CH₃COO）₂，则：

177

177+18n

=

71.08

100

，解得：n=4，
故答案为：4；
②根据①可知，原化合物为Co（CH₃COO）₂?4H₂O，相对分子质量为249，
设B点剩余固体的相对分子质量为Mr_B，则：

59.04

100

=

MrB

249

，解得：Mr_B=147，A→B固体减少的物质相对分子质量为：177-147=30，因减少的气体是纯净物，则只能为乙烷，B处的剩余固体为CoC₂O₄，
故答案为：CH₃CH₃；
③

32.26

100

=

MrC

249

，解得：Mr_c=80.33，故C点固体为：Co₃O₄，反应的化学方程式为：3CoC₂O₄

△   .

Co₃O₄+4CO↑+2CO₂↑，
则n（CO）：n（CO₂）=2：1，
故答案为：2：1；
④

30.12

100

=

MrD

249

，解得：Mr_D=75，故D点固体为CoO，
故答案为：CoO．

点评：本题考查了探究物质组成、测量物质含量的方法，题目难度较大，正确理解题干信息及图象曲线变化为解答关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及综合应用所学知识的能力，是一道质量较好的题目．