综合题12.0分
化学

钴(Co)及其化合物在磁性材料、电池材料、超硬材料及催化剂等领域有广泛应用。已知钴属于铁系元素,其单质与化合物的性质与铁相似,其常见化合价有+2和+3。请回答下列问题:

31.在空气中加热CoCO3可得到黑色Co3O4,写出该反应的化学方程式_______________

32.Co3O4与浓盐酸反应能生成黄绿色气体,写出该反应的离子方程式______________。

33.常温下,CoCl2溶液在碱性条件下可以得到粉红色Co(OH)2沉淀。已知当溶液中某离子的浓度≤10-5mol·L-1时,就认为该离子不存在,Ksp[Co(OH)2]=1.0×10-15mol3·L-3。若要使0.1 mol·L-1CoCl2溶液中的Co2+完全沉淀,则溶液pH的控制范围为____________。

34.Co(OH)2具有较显著的两性,在浓的强碱溶液中可以形成[Co(OH)4]2-,写出Co(OH)2酸式电离的电离方程式_________

35.Co(OH)2在空气中加热时,样品质量随温度变化的曲线如下图所示,通过分析计算确定:  ①1000℃时,固体的成分为_____________。②取800℃时的产物(其中Co的化合价为+2、+3),用480 mL5 mol·L-1盐酸恰好完全溶解固体,得到CoCl2溶液和4.48 L(标准状况)黄绿色气体。则该钴氧化物中n(Co2+) :n(Co3+)=__________。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

6CoCO3+O2 2Co3O4+ 6CO2

解析

空气中加热CoCO3可得到黑色Co3O4,可见Co的化合价升高,必有元素化合价的降低做氧化剂,因此能得出该反应物为空气中的氧气,谈的元素化合价不变,因此,方程式的书写配平需考虑得失电子守恒:6CoCO3+O2 2Co3O4+ 6CO2。

考查方向

考查元素化合价的判断,物质化学式的计算,得失电子守恒规律的应用

解题思路

准确把握住氧化还原反应的得失电子守恒、化合价升降特点。

易错点

氧化还原反应的配平、得失电子守恒原则、PH调节的KSP的计算

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

Co3O4 + 8H+ + 2Cl- ==3Co2+ + Cl2↑ + 4H2O

解析

Co3O4与浓盐酸反应能生成黄绿色气体,则盐酸的Cl- =化合价升高,Co3O4的化合价必须降低:Co3O4 + 8H+ + 2Cl- ==3Co2+ + Cl2↑ + 4H2O

考查方向

考查元素化合价的判断,物质化学式的计算,得失电子守恒规律的应用

解题思路

准确把握住氧化还原反应的得失电子守恒、化合价升降特点。

易错点

氧化还原反应的配平、得失电子守恒原则、PH调节的KSP的计算

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

≥9

解析

根据沉淀完全时离子浓度应该低于1.0×10-5,代入Ksp[Co(OH)2]=1.0×10-15mol3·L-3进行计算可知pH≥9的控制范围为。

考查方向

考查元素化合价的判断,物质化学式的计算,得失电子守恒规律的应用

解题思路

准确把握住氧化还原反应的得失电子守恒、化合价升降特点。

易错点

氧化还原反应的配平、得失电子守恒原则、PH调节的KSP的计算

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

Co(OH)2+2H2O[Co(OH)4]2-+2H+

解析

本题可以类比铝元素的氢氧化铝的电离,Co(OH)2+2H2O[Co(OH)4]2-+2H+

考查方向

考查元素化合价的判断,物质化学式的计算,得失电子守恒规律的应用

解题思路

准确把握住氧化还原反应的得失电子守恒、化合价升降特点。

易错点

氧化还原反应的配平、得失电子守恒原则、PH调节的KSP的计算

第5小题正确答案及相关解析

正确答案

①CoO  ②3∶2

解析

从图像上得知在1000℃时,固体质量不再发生变化,此时样品已经形成为稳定的氧化物CoO,根据产生的氯气所失去的电子数,综合计算是得电子守恒可知n(Co2+) :n(Co3+)=3∶2

考查方向

考查元素化合价的判断,物质化学式的计算,得失电子守恒规律的应用

解题思路

准确把握住氧化还原反应的得失电子守恒、化合价升降特点。

易错点

氧化还原反应的配平、得失电子守恒原则、PH调节的KSP的计算