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在處理NO廢氣的過程中,催化劑[Co(NH36]2+會(huì)逐漸失活變?yōu)閇Co(NH36]3+。某小組為解決這一問題,實(shí)驗(yàn)研究
+
2
C
o
+
3
C
o
之間的相互轉(zhuǎn)化。
資料:i.Ksp[Co(OH)2]=5.9×10-15、Ksp[Co(OH)3]=1.6×10-44
ii.Co2++6NH3?Co(NH36]2+;K1=1.3×105
Co3++6NH3?[Co(NH36]3+;K2=2×1035
ii.[Co(NH36]2+和[Co(NH)6]3+在酸性條件下均能生成
NH
+
4

(1)探究
+
2
C
o
的還原性
實(shí)驗(yàn)Ⅰ粉紅色的CoCl2溶液或CoSO4溶液在空氣中久置,無明顯變化。
實(shí)驗(yàn)Ⅱ向0.1mol/LCoCl2溶液中滴入2滴酸性KMnO4溶液,無明顯變化。
實(shí)驗(yàn)Ⅲ按如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),觀察到電壓表指針偏轉(zhuǎn)。
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①甲同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅰ得出結(jié)論:Co2+可以被酸性KMnO4溶液氧化。乙同學(xué)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)Ⅲ,
將實(shí)驗(yàn)Ⅲ中的0.1mol/LCoCl2溶液替換為0.2mol/LNaCl溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),指針偏轉(zhuǎn)幅度與實(shí)驗(yàn)Ⅲ相同,從而否定了甲同學(xué)
將實(shí)驗(yàn)Ⅲ中的0.1mol/LCoCl2溶液替換為0.2mol/LNaCl溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),指針偏轉(zhuǎn)幅度與實(shí)驗(yàn)Ⅲ相同,從而否定了甲同學(xué)
 (補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象),否定了該觀點(diǎn)。
②探究堿性條件下
+
2
C
o
的還原性,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
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ii中反應(yīng)的化學(xué)方程式是
4Co(OH)2+O2+2H2O=4Co(OH)3
4Co(OH)2+O2+2H2O=4Co(OH)3
。
③根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律解釋還原性Co(OH)2>Co2+:Co2+-e-=Co3+在堿性條件下,OH-與Co2+、Co3+反應(yīng),使c(Co2+)和c(Co3+)均降低,但
c(Co3+
c(Co3+
降低的程度更大,還原劑的還原性增強(qiáng)。
(2)探究Co的氧化性
①根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ和Ⅳ推測(cè)氧化性:Co3+>Cl2,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明:向V中得到的棕褐色沉淀中,
加入適量鹽酸,棕褐色沉淀溶解,產(chǎn)生黃色有刺激性氣味的氣體,溶液變?yōu)榉奂t色,證明:實(shí)驗(yàn)Ⅲ和Ⅳ推測(cè)氧化性:Co3+>Cl2
加入適量鹽酸,棕褐色沉淀溶解,產(chǎn)生黃色有刺激性氣味的氣體,溶液變?yōu)榉奂t色,證明:實(shí)驗(yàn)Ⅲ和Ⅳ推測(cè)氧化性:Co3+>Cl2
 ( 補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象),反應(yīng)的離子方程式是
2Co(OH)3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+6H2O
2Co(OH)3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+6H2O
。
②向V中得到的棕褐色沉淀中,滴加H2SO4溶液,加入催化劑,產(chǎn)生無色氣泡,該氣體是
O2
O2
。
(3)催化劑[Co(NH36]2+的失活與再生
①結(jié)合數(shù)據(jù)解釋[Co(NH)6]2+能被氧化為[Co(NH36]3+而失活的原因:
對(duì)Co2+-e-=Co3+,NH3與Co2+、Co3+反應(yīng),使c(Co2+)和c(Co3+)均降低,但K2>K1,c(Co3+)降低的程度遠(yuǎn)大于c(Co2+),還原劑的還原性增強(qiáng),[Co(NH36]2+能被氧化
對(duì)Co2+-e-=Co3+,NH3與Co2+、Co3+反應(yīng),使c(Co2+)和c(Co3+)均降低,但K2>K1,c(Co3+)降低的程度遠(yuǎn)大于c(Co2+),還原劑的還原性增強(qiáng),[Co(NH36]2+能被氧化
。
②根據(jù)以上實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化流程圖實(shí)現(xiàn)[Co(NH36]2+的再生:
[Co(NH36]3+
鹽酸或硫酸溶液
催化劑
Co2+
N
H
3
[Co(NH36]2+
[Co(NH36]3+
鹽酸或硫酸溶液
催化劑
Co2+
N
H
3
[Co(NH36]2+

實(shí)例:Co
C
l
2
CoCl2
N
a
OH
Co(OH)2

【答案】將實(shí)驗(yàn)Ⅲ中的0.1mol/LCoCl2溶液替換為0.2mol/LNaCl溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),指針偏轉(zhuǎn)幅度與實(shí)驗(yàn)Ⅲ相同,從而否定了甲同學(xué);4Co(OH)2+O2+2H2O=4Co(OH)3;c(Co3+);加入適量鹽酸,棕褐色沉淀溶解,產(chǎn)生黃色有刺激性氣味的氣體,溶液變?yōu)榉奂t色,證明:實(shí)驗(yàn)Ⅲ和Ⅳ推測(cè)氧化性:Co3+>Cl2;2Co(OH)3+6H++2Cl-=2Co2++Cl2↑+6H2O;O2;對(duì)Co2+-e-=Co3+,NH3與Co2+、Co3+反應(yīng),使c(Co2+)和c(Co3+)均降低,但K2>K1,c(Co3+)降低的程度遠(yuǎn)大于c(Co2+),還原劑的還原性增強(qiáng),[Co(NH36]2+能被氧化;[Co(NH36]3+
鹽酸或硫酸溶液
催化劑
Co2+
N
H
3
[Co(NH36]2+
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:109引用:2難度:0.2
相似題
  • 1.某校研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)把SO2通入裝有1mol/L BaCl2溶液的試管中,出現(xiàn)了白色渾濁物.
    (1)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)根據(jù)沉淀溶解平衡原理查閱了工具書上的相關(guān)數(shù)據(jù),經(jīng)過計(jì)算推導(dǎo)得出:常溫下即使把SO2通入1mol/L BaCl2溶液中至飽和,也不可能生成BaSO3沉淀,故白色渾濁物只能是BaSO4.你認(rèn)為所查閱的數(shù)據(jù)為:BaSO3的溶度積或BaSO3的溶解度或Ksp(BaSO3).
    (2)二氧化硫通入氯化鋇溶液中理論上不產(chǎn)生沉淀,而實(shí)際受到空氣和溶液氧氣的影響很快便能觀察到沉淀現(xiàn)象.為了避免產(chǎn)生沉淀,某化學(xué)小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)操作步驟如圖:
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    ①氣密性檢查完好后,在裝置A中的多孔隔板上放上鋅粒,通過長(zhǎng)頸漏斗注入稀硫酸.打開活塞,將產(chǎn)生的氫氣導(dǎo)入到后續(xù)裝置.
    ②D中氣泡均勻冒出并驗(yàn)純D中氣泡均勻冒出后后關(guān)閉活塞,將裝置D的導(dǎo)管插入燒杯中.
    ③通過裝置B的分液漏斗滴加濃硫酸,產(chǎn)生的氣體進(jìn)入到BaCl2溶液中,溶液保持澄清.
    ④打開活塞,將產(chǎn)生的氫氣導(dǎo)入后續(xù)裝置一段時(shí)間.
    ⑤將盛有BaCl2溶液的試管從裝置中取出,拔去橡皮塞用膠頭滴管伸入到苯層下方滴加雙氧水,隨即出現(xiàn)白色渾濁,滴加稀鹽酸并振蕩,白色渾濁不消失.
    ⑥拆卸裝置,清洗儀器,處理剩余藥品.
    請(qǐng)回答下列問題
    (2)實(shí)驗(yàn)步驟①和③的空白處使用的儀器名稱分別為
     
    、分液漏斗;
    (3)反應(yīng)開始前,先向制取SO2的裝置中通入純凈的A中產(chǎn)生的氫氣,其作用是:
     

    (4)裝C中苯的作用是
     
    ,
    (5)裝置D的目的 除去SO2防止污染
     
    ;
    (6)寫出實(shí)驗(yàn)步驟⑤試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
     
    、SO2+H2O2=H2SO4、H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl.

    發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:52引用:1難度:0.1
  • 2.(1)某校研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)用如圖1所示實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)BaCl2溶液中出現(xiàn)白色沉淀,且白色沉淀不溶于鹽酸.二氧化硫通入氯化鋇溶液中理論上不產(chǎn)生沉淀,實(shí)際因受到空氣和溶液中氧氣的影響而產(chǎn)生沉淀.
    ①寫出加熱時(shí)試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式
     

    ②用離子方程式表示生成該白色沉淀的原因:
     

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    (2)為了避免產(chǎn)生沉淀,某化學(xué)小組設(shè)計(jì)了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置.請(qǐng)回答下列問題:
    ①檢查裝置A氣密性的方法是
     

    ②裝置B中反應(yīng)開始前,應(yīng)進(jìn)行的操作是
     

    ③裝置C中苯的作用是
     

    ④裝置B中反應(yīng)結(jié)束后,需再打開裝置A中活塞,將產(chǎn)生的氫氣導(dǎo)入后續(xù)裝置一段時(shí)間,目的是
     
    ;
    ⑤一同學(xué)取實(shí)驗(yàn)后的C中溶液少許,滴加一種無色溶液,也產(chǎn)生不溶于鹽酸的白色沉淀,滴加的試劑不可能是下列物質(zhì)中的
     
    ,
    A、NaOH溶液    B、新制氯水    C、H2O2溶液      D、酸性KMnO4溶液
    ⑥若D中NaOH溶液恰好完全反應(yīng)生成NaHSO4溶液,寫出該溶液中的平衡方程式
     
    ,該溶液呈酸性,則溶液中離子濃度大小順序?yàn)?!--BA-->
     

    發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:8引用:1難度:0.5
  • 3.綠礬化學(xué)式可以用FeSO4?xH2O表示,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學(xué)興趣小組對(duì)綠礬的一些性質(zhì)進(jìn)行探究?;卮鹣铝袉栴}:
    (1)在試管中加入少量綠礬樣品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣,溶液逐漸變紅。由此可知:
     
     
    。
    (2)為測(cè)定綠礬中結(jié)晶水含量,將石英玻璃管(帶兩端開關(guān)K1和K2)(設(shè)為裝置A)稱重,記為mg。將樣品裝入石英玻璃管中,再次將裝置A稱重,記為ng。按圖1連接好裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    ①將下列實(shí)驗(yàn)操作步驟正確排序
     
    (填標(biāo)號(hào));重復(fù)上述操作步驟,直至A恒重,記為Pg。
    a.稱量A          b.關(guān)閉K1和K2      c.點(diǎn)燃酒精燈,加熱 d.冷卻至室溫
    e.打開K1和K2,緩緩?fù)ㄈ隢2            f.熄滅酒精燈
    ②根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄,計(jì)算綠礬化學(xué)式中結(jié)晶水?dāng)?shù)目=
     
    (列式表示)。若實(shí)驗(yàn)時(shí)按c、e次序操作,則使x
     
    (填“偏大”“偏小”或“無影響”)。
    (3)在蒸餾釜中隔絕空氣煅燒綠礬,將蒸氣冷卻可制得一種無色粘稠的液體“綠礬油”,蒸餾釜中剩余的固體為紅棕色。綠礬油中溶質(zhì)的化學(xué)式為
     
    。
    (4)用圖2裝置模擬(3)中蒸餾釜中反應(yīng)并檢驗(yàn)產(chǎn)物,煅燒綠礬一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)D中U 型管出現(xiàn)無色粘稠的液體,b中品紅溶液褪色。
    已知:三氧化硫的熔點(diǎn)為16.8℃,沸點(diǎn)為44.8℃
    ①A中提供熱源的儀器名稱:
     
    ,上述裝置正確的連接順序A→
     
     (用大寫字母表示)。
    ②寫出煅燒綠礬的化學(xué)方程式
     

    ③實(shí)驗(yàn)過程中不宜加入過多綠礬,主要原因是
     

    發(fā)布:2024/12/22 8:0:1組卷:7引用:1難度:0.5
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