Question

7．鈷及其化合物可作為一些化學(xué)合成的催化劑，亦用于油漆、顏料、玻璃、釉瓷及電極
板等的制造．
（1）粉紅色、不溶于水的Co（OH）₂具有兩性，其溶于鹽酸的離子方程式為Co（OH）₂+2H⁺=Co²⁺+2H₂O，Co（OH）₂在空氣中慢慢被氧化為棕褐色的Co（OH）₃，反應(yīng)的化學(xué)方
 程式為4Co（OH）₂+O₂+2H₂O=4Co（OH）₃．
（2）Co_xNi_（1-x）Fe₂0₄（其中Co、Ni均為+2價(jià)）可用作H₂0₂分解的催化劑，具有較高的活性．
①該催化劑中鐵元素的化合價(jià)為+3．
②兩種不同方法制得的催化劑Co_xNi_（1-x）Fe₂0₄在10℃時(shí)催化分解6%的H₂0₂溶液的相對(duì)初始速率隨X變化的曲線如圖所示．由圖中信息可知：微波水熱法制取得到的催化劑活性更高；Co²⁺、Ni²⁺兩種離子中催化效果較好的是Co²⁺．
（3）CoCl₂常用作多彩水泥的添加劑，可用鈷的氧化物（其中Co的化合價(jià)為+2、+3）制備，用480mL 5mol．I^-1鹽酸恰好將其完全溶解，得到CoCl₂溶液和6.72L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）黃綠色氣體．則該鈷的氧化物的化學(xué)式
為Co₃O₄．

Answer 1

分析 （1）類比氫氧化鋁的兩性回答即可，類比氫氧化亞鐵的性質(zhì)回答即可；
（2）①根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算Fe的化合價(jià)；
②過氧化氫的分解速率越大，催化劑活性更高；隨x值越大，過氧化氫的分解速率越大，而x增大，Co²⁺的比例增大；一
（3）由電子守恒：n（Co³⁺）=2 n（Cl₂），由電荷守恒：n（Co原子）_總=n（Co²⁺）_溶液=$\frac{1}{2}$n（Cl^-），聯(lián)立計(jì)算n_氧化物（Co²⁺），根據(jù)化合價(jià)電荷守恒為0計(jì)算氧化物中n（O），進(jìn)而計(jì)算氧化物中n（Co）：n（O）．

解答 解：（1）Co（OH）₂溶于鹽酸生成氯化鈷，離子反應(yīng)方程式為：Co（OH）₂+2H⁺=Co²⁺+2H₂O；Co（OH）₂在空氣中慢慢被氧化為棕褐色的Co（OH）₃的方程式為：4Co（OH）₂+O₂+2H₂O=4Co（OH）₃，故答案為：Co（OH）₂+2H⁺=Co²⁺+2H₂O；4Co（OH）₂+O₂+2H₂O=4Co（OH）₃；
（2）①Co_xNi_（1-x）Fe₂O₄中Co、Ni均為+2，O為-2價(jià)，則Fe的化合價(jià)為$\frac{4×2-（2x+2-2x）}{2}$=+3，故答案為：+3；
②過氧化氫的分解速率越大，催化劑活性更高，根據(jù)圖象可知，x相同時(shí)，微波水熱法初始速度大于常規(guī)水熱法，故微波水熱法制得催化劑的活性更高；由圖可知，隨x值越大，過氧化氫的分解速率越大，而x增大，Co²⁺的比例增大，故Co²⁺的催化活性更高，故答案為：微波水熱；Co²⁺；
（3）由電子守恒：n（Co³⁺）=2 n（Cl₂）=2×$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.6 mol，由電荷守恒：n（Co原子）_總=n（Co²⁺）_溶液=$\frac{1}{2}$n（Cl^-）=$\frac{1}{2}$×（ 0.48L×5mol/L-2×0.3mol）=0.9 mol，所以固體中的n（Co²⁺）=0.9mol-0.6mol=0.3 mol，根據(jù)化合價(jià)電荷守恒為0，氧化物中n（O）=（0.3mol×2+0.6mol×3）÷2=1.2mol，故該鈷氧化物中n（Co）：n（O）=0.9mol：1.2mol=3：4，故氧化物的化學(xué)式為：Co₃O₄，故答案為：Co₃O₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解、方案設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)裝置的理解、物質(zhì)組成的測(cè)定等，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用分析解決問題的能力．