Question

【題目】三氯化六氨合鈷(III)（[Co(NH3)6]Cl3 是合成其他含鈷配合物的重要原料。在活性炭的催化作用下，通過氧化二氯化六氨合鈷(II)得到三氯化六氨合鈷(III)制備流程如下：

資料：

①鈷離子常見價態有+2(II)價，+3(III)價，Co(II)離子能在水溶液中穩定存在，但 Co(III)離子不能穩定存在，只能以固態或絡合物形式（如[Co(NH3)6]3+）穩定存在溶液中。

② Co2+在 pH=9.4 時完全沉淀為 Co(OH)2

（1） 實驗中需要將 CoCl2·6H2O 晶體研細，其目的是：__________________。

（2）在加入濃氨水前先加入大量 NH4Cl溶液，請結合平衡原理解釋原因______________________。

（3）在“氧化”過程中需水浴控溫在 50～60℃，溫度不能過高，原因是______________________。

（4）寫出“氧化”過程中反應的離子方程式_______________。

（5）為測定產品中鈷的含量，進行下列實驗：

①稱取樣品 4.000 g 于燒瓶中，加水溶解，加入足量的 NaOH 溶液，加熱至沸 15～20 min，將 [Co（NH3）6]Cl3 完全轉化為 Co（OH）3，冷卻后加入足量 KI 固體和 HCl 溶液，充分反應一段時間后，將燒瓶中的溶液全部轉移至 250.00 mL 容量瓶中，加水定容，取其中 25.00 mL 試樣加入到錐形瓶中；

②用 0.100 0 mol·L －1 Na2S2O3 標準溶液滴定，溶液變為淺黃色后，加入淀粉溶液作指示劑繼續滴定至終點，重復 2 次實驗，測得消耗 Na2S2O3 溶液的平均體積為 15.00 mL。（已知：2Co3＋＋2I－=2Co2＋＋I2 ，I2 ＋2S2O32－=2I－＋S4O62－）.通過計算確定該產品中鈷的含量___________________。

Answer 1

【答案】增大晶體的表面積，加快反應的速度 NH4Cl溶于水電離出的NH4＋，增大溶液中c(NH4+)，使NH3·H2ONH4++OH－電離平衡逆移降低c(OH－)，防止加氨水時溶液中c(OH－)過大使鈷(II)離子沉淀 溫度過高會導致 H2O2 大量分解，降低產率 2Co(NH3)62+ + H2O2= 2Co(NH3)63+ + 2OH－ 22.125%

【解析】

由于Co2+在 pH=9.4 時完全沉淀為 Co(OH)2，將CoCl2·6H2O晶體研細先加入氯化銨溶液，再加入濃氨水反應生成[Co(NH3)6]Cl2，[Co(NH3)6]Cl2和H2O2發生氧化反應生成[Co(NH3)6]Cl3。

（1）實驗中需要將CoCl2·6H2O晶體研細，其目的是增大晶體的表面積，加快反應的速度；故答案為：增大晶體的表面積，加快反應的速度。

（2）根據題中信息Co2+在pH=9.4時完全沉淀為Co(OH)2，因此在加入濃氨水前先加入大量NH4Cl溶液，主要是NH3·H2O NH4++OH－，能電離出OH－，易和Co2+反應生成Co(OH)2，NH4Cl溶于水電離出的NH4＋，增大溶液中c(NH4+)，使電離平衡逆向移動，降低c(OH－)濃度，防止加氨水時溶液中c(OH－)過大使鈷(II)離子沉淀；故答案為：NH4Cl溶于水電離出的NH4＋，增大溶液中c(NH4+)，使NH3·H2ONH4++OH－電離平衡逆移降低c(OH－)，防止加氨水時溶液中c(OH－)過大使鈷(II)離子沉淀。

（3）H2O2 在較高溫度下會導致大量分解，氧化效果降低，從而降低產率，因此在“氧化”過程中需水浴控溫在50～60℃，溫度不能過高；故答案為：溫度過高會導致 H2O2 大量分解，降低產率。

（4）“氧化”過程中Co(NH3)62+ 與H2O2反應生成Co(NH3)63+ 和OH－，其離子方程式2Co(NH3)62+ + H2O2= 2Co(NH3)63+ + 2OH－；故答案為：2Co(NH3)62+ + H2O2= 2Co(NH3)63+ + 2OH－。

（5）根據方程式可得關系式Co3＋ ～ S2O32，n(Co3＋)= n(S2O32)= 0.100 0 molL1×0.015 mL×10 =0.015mol，；故答案為：22.125%。