Question

氯化钴（CoCl₂）可溶于水，常用作湿度和水分的指示剂，工业上也可用于制取钴。

（1）钴元素的常见化合价与铁元素相同。往CoCl₂溶液中加入NaOH溶液产生粉红色沉淀，露置于空气中一段时间后，沉淀变为棕褐色。

① 化合态钴的常见化合价有_______。

② 沉淀由粉红色变为棕褐色反应的化学方程式为_______________。

（2）将CoCl₂溶于浓盐酸中能形成[CoCl₄]^2-，溶液中存在平衡：[Co(H₂O)₆]²⁺+4Cl^-[CoCl₂]^2-+6H₂O

T₁℃时，将0.025mol CoCl₂·6H₂O溶于50mL 12mol/L浓盐酸中，再加水稀释至100 mL。溶液中c(Cl^-)与温度（T）的关系如右图所示。

① T_l ℃时，取10mL上述溶液稀释至l00mL，稀释后的溶液中c(Cl^-)______0.6mol·L^-1（填“>”“=”或“<”）。

② 由图可知，上述反应的△H______0（填“>”“=”或“<”）。

③ 根据A点数据，计算出T₁℃时上述反应的平衡常数为________。

（3）采用下图所示装置（Ti-Ru电极为惰性电极）电解CoCl₂溶液制取钴。Co能与强酸反应产生H₂，不利于Co的沉积，故电解过程中，CoCl₂溶液的pH通常控制在3.9～4.2。

① Co沉积在_______（填“Ti-Ru”或“Ti”) 电极上。

② CoCl₂溶液中常含有少量Cu²⁺、Fe³⁺、Na⁺等，为提高产品的纯度和电流效率，电解前必须将其中的_______（填离子符号）除去。

③ 若用CoSO₄溶液代替CoCl₂溶液，会使产率降低。其原因是_____________。

Answer

+2、+3 4Co(OH)2+2H2O+O2=4Co(OH)3 > > 7.72×10-4（mol/L）-4 Ti Cu2+、Fe3+ OH-在阳极放电，使溶液的pH降低

【解析】（1）①钴元素的常见化合价与铁元素相同，因此化合态钴的常见化合价有+2、+3价。②沉淀由粉红色变为棕褐色，说明+2价Co被氧化为+3价，反应的化学方程式为4Co(OH)2+2H2O+O2=4Co(OH)3。（2）①Tl ℃时，取10mL上述溶液稀释至l00mL，稀释向逆反应方向进行，则稀释后的溶液中c(Cl-)＞0.6mol·L-1。②由图可知，升高温度氯离子浓度降低，则升高温度平衡向正反应方向进行，所以上述反应的△H＞0。③根据方程式可知

[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl2]2-+6H2O

起始浓度（mol/L） 0.25 6.5 0

转化浓度（mol/L） 0.125 0.5 0.125

平衡浓度（mol/L） 0.125 6 0.125

因此T1℃时上述反应的平衡常数为。

（3）①Co2＋在阴极得到电子，Ti电极与电源负极相连，是阴极，因此Co沉积在Ti电极上。②Co能与强酸反应产生H2，说明金属性较强，因此Cu2+、Fe3+的氧化性强于Co2＋，所以电解前必须将其中的Cu2+、Fe3+除去。③若用CoSO4溶液代替CoCl2溶液，OH-在阳极放电，使溶液的pH降低，导致产率降低。