Question

【题目】Co(CH3COO)2·4H2O(乙酸钴)是一种重要的有机化工原料。回答下列问题:

(1)以工业品氧化钴(CoO)为原料制备乙酸钴。(已知CoO与CH3COOH溶液反应缓慢,Co2+能与H+、NO3-大量共存)可能用到的试剂:Na2CO3溶液、CH3COOH溶液、HNO3溶液。先将CoO溶于____(填化学式,下同)溶液制得____溶液;在不断搅拌下,向制得的溶液中不断加入____溶液至不再产生沉淀,静置,过滤,洗涤;向沉淀中加入___溶液至沉淀完全溶解,调节pH约为6.8,经一系列操作得Co(CH3COO)2·4H2O。

(2)为探究乙酸钴的热分解产物,先在低于100 ℃时使其脱去结晶水,然后用下列装置进行实验(已知CO能与PdCl2溶液反应生成黑色Pd沉淀):

①通N2的目的是______。

②澄清石灰水和PdCl2溶液分别用于检验CO2和CO,其中盛放PdCl2溶液的装置是____(填字母)。

③实验结束时,为防止倒吸,正确的操作是______。

④装置a中完全反应后得到钴的一种氧化物,固体残留率(×100%)为45.4%。该氧化物为____。

⑤装置a在加热过程中没有水生成,最终生成的固体氧化物质量为3.0125 g,装置b和c中的试剂均足量(b、c中得到固体的质量分别为2.5 g、10.6 g),集气瓶中收集到的气体为C2H6和N2,则装置a中发生反应的化学方程式为________。

Answer 1

【答案】HNO3 Co(NO3)2 Na2CO3 CH3COOH 隔绝空气,使反应产生的气体全部进入后续装置 c 先熄灭装置a的酒精灯,冷却后停止通入氮气 Co3O4 3Co(CH3COO)2Co3O4+4CO↑+2CO2↑+3C2H6↑

【解析】

根据CoO与CH3COOH溶液反应缓慢，Co2+能与H+、NO3-大量共存的信息，制备乙酸钴时，先将CoO溶于溶液HNO3溶液制得Co(NO3)2溶液，再加入Na2CO3溶液产生碳酸钴沉淀，最后加CH3COOH溶液反应生成Co(CH3COO)2，再通过浓缩、结晶等方法得到最终产物；探究乙酸钴的热分解产物，a中乙酸钴受热分解生成CO、CO2等产物,通入N2先将空气排尽并将产生的气体都赶入吸收装置，b澄清石灰水检验CO2，c中PdCl2溶液可检验CO， 最后用d来收集未反应完的CO。

（1）根据CoO与CH3COOH溶液反应缓慢，Co2+能与H+、NO3-大量共存的信息，制备乙酸钴时，先将CoO溶于溶液HNO3溶液制得Co(NO3)2溶液，再加入Na2CO3溶液产生碳酸钴沉淀，最后加CH3COOH溶液反应生成Co(CH3COO)2，再通过浓缩、结晶等方法得到Co(CH3COO)2·4H2O；故答案为：HNO3；Co(NO3)2；Na2CO3； CH3COOH；

（2）①通N2的目的是排尽装置内的空气，并使反应产生的气体全部进入后续装置，故答案为：隔绝空气，使反应产生的气体全部进入后续装置；

②因为在检验CO时可生成CO2，会影响原混合气体中CO2的检验，因此应该先检验CO2，故答案为：c；

③实验结束时，为防止倒吸，应该先熄灭酒精灯，再通入一段时间氮气保护分解后的产物，以免被空气氧化，故答案为：先熄灭装置a的酒精灯,冷却后停止通入氮气；

④样品已完全失去结晶水，残留固体为金属氧化物，取1mol Co(CH3COO)2，质量为177g，则残留的氧化物质量为177g×45.4%=80.36g，根据Co元素守恒，氧化物中含有1molCo，则氧元素的物质的量为mol=1.33mol=mol，则==，故金属氧化物的化学式为Co3O4，答案为：Co3O4；

⑤Co3O4为3.0125g，其物质的量为=0.0125mol，CO2的物质的量为=0.025mol，CO的物质的量为0.05mol，最后用质量守恒计算出乙烷的质量为(0.0375×177-3.0125-0.025×44-0.05×28)g=1.125g，则乙烷的物质的量为：mol=0.0375mol，综上计算可得Co3O4、 CO2、CO、C2H6的物质的量之比为：1:2:4:3，方程式为：3Co(CH3COO)2Co3O4+4CO↑+2CO2↑+3C2H6↑，故答案为：3Co(CH3COO)2Co3O4+4CO↑+2CO2↑+3C2H6↑。