Question

1820年德貝爾納首次使用MnO₂作催化劑加熱分解KClO₃制O₂，當時就發現氣態產物有異常氣味，后來證明因其中含有少量的Cl₂和O₃（臭氧）等雜質。已知O₃的氧化性比O₂更強，且與還原劑起反應時通常生成O₂。又知碳酸鈷（CoCO₃）在加熱條件下與氧氣反應，可表示為：

xCoCO＋OxCO＋（褐色）

現利用下列裝置測定Co_xO_y的組成。

請填寫下列空白：

（1）E裝置中的U形管內盛放的物質是：

A．五氧化二磷        B．無水氯化鎂　　   C．無水硫酸銅　　   D．堿石灰

（2）若實驗裝置中，接口a與b直接連接，而不用B、C裝置，這樣會導致測定結果出現誤差，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    。

（3）B洗氣瓶內所盛放的物質是　　　　    。

A．NaOH溶液　　　　　　　　 B．飽和NaHCO₃溶液

C．飽和NaCl溶液　　　　　　     D．KI溶液

（4）實驗結束時，首先撤去A裝置部分的酒精燈，會引起　　　　　　　　　　    。

（5）CoCO₃完全轉化為褐色的Co_xO_y后，稱得E管增重4.4 g，D管內殘留的物質的質量是8.3 g，據此可推知褐色物質（Co_xO_y）中x∶y＝　　　　    。

 

Answer 1

答案：
解析：

（1）D （2）生成少量的氯氣和水蒸氣被堿石灰吸收，試管中還會生成部分的鈷的氯化物。 （3）D （4）洗氣瓶B中的液體倒吸到試管中引起試管炸裂。 （5）2∶3

提示：

本實驗的反應原理是將A產生的氧氣通入D中，與CoCO3反應。通過測定產生的二氧化碳的量，計算出CoxOy的組成，故E為吸收二氧化碳的裝置，U形管中應盛放堿石灰。 若實驗裝置中，a與b接口直接連接，而不用B 和C裝置,由題目所給信息可知：A裝置產生的O2中含有Cl2和O3雜質，會被堿石灰吸收，同時試管中還將生成部分鈷的氯化物，從而導致測定結果出現誤差。 因為Cl2和O3有強氧化性，故考慮用還原性較強的KI將其還原為Cl－和O2。所以在通入D之前，應該用KI溶液除去雜質。通過KI溶液時帶出的水蒸氣還需用濃硫酸進行干燥，才能保證進入D中的O2干燥、純凈。 實驗結束時，若先撤去A部分的酒精燈，試管中氣體遇冷收縮，壓強減小，會引起洗氣瓶B中的液體倒吸入試管中，而使試管炸裂。 實驗完畢，E管由于吸收二氧化碳增重4.4 g，即x＝0.1 mol。由方程式可知，二氧化碳的物質的量等于CoxOy中Co的物質的量。由殘留物的質量可計算出氧元素的物質的量：59×0.1＋16y＝8.3 g，y＝1.5 mol，據此可推知褐色物質（CoxOy）中x∶y＝1∶1.5＝2∶3。