Question

【题目】铁（26Fe）、钴（27Co）两种元素均为第四周期元素，它们的用途极为广泛。回答：

（1）26Fe位于元素周期表的第______纵行。

（2）为比较相同浓度的FeCl3溶液和CuSO4溶液对H2O2分解的催化效果，某研究小组进行了如下探究：

①如图甲，可通过观察______来定性比较两者的催化效果。

②如图乙，要定量比较两者的催化效果，可测量生成等体积气体所需的______。

③在FeCl3溶液中，究竟是哪种粒子起催化作用？

猜想1：铁离子（Fe3+）起催化作用；

猜想2：______起催化作用；猜想3：______起催化作用；……

若要验证猜想1成立，只需要在图甲的两只试管中分别加入同浓度、同体积的______和______，再通过观察现象，即可证明猜想1成立。

（3）请仔细阅读、分析下列有关利用钴渣[含Co（OH）3、Fe（OH）3等]制备钴氧化物的工艺流程图，回答下列问题：

铁渣中铁元素的化合价为______，在空气中煅烧CoC2O4（草酸钴，其中碳为+3价），生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO2的体积为1.344L（标准状况），则钴氧化物的化学式为______。

Answer 1

【答案】四 产生气泡的速率 时间 氯离子（Cl-） 水分子（H2O） FeCl3溶液 AlCl3溶液 +3 Co3O4

【解析】

（1）根据核外电子排布规律分析解答；

（2）根据影响反应速率的因素分析解答；

（3）由制备流程可知，加硫酸溶解后为铁离子，再与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成亚铁离子，在浸液中通入氧气时亚铁离子被氧化为铁离子；煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO2的体积为1.344L（标准状况），n（CO2）==0.06mol，由化学式可知n（Co）=0.06mol×=0.03mol，则氧化物中n（O）==0.04mol，以此来解答。

（1）Fe的原子结构示意图为，则Fe元素位于元素周期表的第四纵行，故答案为：四；

（2）①比较两种物质对过氧化氢分解速率的影响，可以观察二者产生气泡的速率，故答案为：产生气泡的速率；

②催化剂的催化效果越好，反应产生气体的速率越快，可通过测量产生等体积的氧气所需要的时间来分析，所需时间越短，催化效果越好，故答案为：时间；

③氯化铁溶液中存在铁离子、氯离子和水分子，故猜想可能是铁离子或氯离子或水分子所起的催化作用；检验是否是铁离子所起的催化作用，只需要在图甲的两只试管中分别加入同浓度、同体积的FeCl3溶液和AlCl3溶液，通过观察现象，即可证明，故答案为：氯离子（Cl-）；水分子（H2O）；FeCl3溶液；AlCl3溶液；

（3）由制备流程可知，加硫酸溶解后为铁离子，再与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成亚铁离子，在浸液中通入氧气时亚铁离子被氧化为铁离子，可知铁渣中铁元素的化合价为+3价；煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO2的体积为1.344L（标准状况），n（CO2）==0.06mol，由化学式可知n（Co）=0.06mol×=0.03mol，则氧化物中n（O）==0.04mol，则n（Co）：n（O）=0.03mol：0.04mol=3：4，所以钴氧化物的化学式为Co3O4，故答案为：+3；Co3O4。

本题考查实验装置的综合应用，为高频考点，把握反应速率测定原理及影响反应速率的因素为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，（3）中化学式的计算为解答的难点，题目难度适中。