Question

碱式碳酸钴[Co_x(OH)_y(CO₃)_z]常用作电子材料，磁性材料的添加剂，受热时可分解生成三种氧化物。为了确定其组成，某化学兴趣小组同学设计了如图所示装置进行实验。

（1）请完成下列实验步骤：

①称取3.65g样品置于硬质玻璃管内，称量乙、丙装置的质量；

②按如图所示装置组装好仪器，并检验装置气密性；

③加热甲中玻璃管，当乙装置中____________（填实验现象），停止加热；

④打开活塞a，缓缓通入空气数分钟后，称量乙、丙装置的质量；

⑤计算。

（2）步骤④中缓缓通入空气数分钟的目的是_______________。

（3）某同学认为上述实验装置中存在一个明显缺陷，为解决这一问题，可选用下列装置中的_______（填字母）连接在__________（填装置连接位置）。

（4）若按正确装置进行实验，测得如下数据：则该碱式碳酸钴的化学式为______________。

	乙装置的质量/g	丙装置的质量/g
加热前	80.00	62.00
加热后	80.36	62.88

（5）CoCl₂·6H₂O常用作多彩水泥的添加剂，以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）制取CoCl₂·6H₂O的一种工艺如下：

已知：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Co(OH)2	Al(OH)3
开始沉淀(pH)	2.3	7.5	7.6	3.4
完全沉淀（pH）	4.1	9.7	9.2	5.2

①净除杂质时，加入H₂O₂发生反应的离子方程式为_____________。

②加入CoCO₃调pH为5.2～7.6，则操作Ⅰ获得的滤渣成分为_____________________。

③加盐酸调整pH为2～3的目的为_________________。

④操作Ⅱ过程为_______________（填操作名称）、过滤。

Answer

不再有气泡产生时 将装置中产生的CO2和H2O(g)全部排入乙、丙装置中 D 活塞a前（或装置甲前） Co3(OH)4(CO3)2（ 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Al(OH)3、Fe(OH)3 抑制CoCl2的水解 蒸发浓缩、冷却结晶

【解析】（1）由碱式碳酸钴的化学式可知，其受热分解可生成CO2和H2O(g)，则乙装置中不再有气泡产生时，说明碱式碳酸钴分解完毕，可停止加热。答案为：不再有气泡产生时

（2）为避免影响称量结果，需通入空气将装置中产生的CO2和H2O(g)全部排入乙、丙装置中。答案为：将装置中产生的CO2和H2O(g)全部排入乙、丙装置中

（3）空气中的CO2和H2O(g)可通过活塞a进入装置中，影响测量结果，则应在活塞a前添加装置D来吸收。答案为： D 、活塞a前（或装置甲前）

（4）由表中数据可知，乙装置中吸收的，丙装置中吸收的，则根据氢原子和碳原子质量守恒，可得，可见，碱式碳酸钴的化学式为Co3(OH)4(CO3)2。答案为; Co3(OH)4(CO3)2

（5）①含钴废料加入过量盐酸，并加热，得到的溶液中含有FeCl3和AlCl3杂质，加入H2O2可将Fe2+氧化为Fe3+，离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。②沉淀物开始沉淀的pH应小于7.6，且加入H2O2后溶液中已无Fe2+，故滤渣成分为Al(OH)3、Fe(OH)3。③Co2+会发生水解，加盐酸调节溶液的p为的目的为抑制CoCl2的水解。④操作Ⅱ为溶质结晶过程，具体步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。答案为：①2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O ② Al(OH)3、Fe(OH)3 ③ 抑制CoCl2的水解 ④蒸发浓缩、冷却结晶