《2025年步步高大二轮专题复习化学》

3. (2024·湖北，18)学习小组为探究$Co^{2 + }$、$Co^{3 + }$能否催化$H_{2}O_{2}$的分解及相关性质，室温下进行了实验I～Ⅳ。

|实验I|实验Ⅱ|实验Ⅲ|
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|1 mL 30% $H_{2}O_{2}$，6 mL 1 mol·L⁻¹ $CoSO_{4}$|6 mL 1 mol·L⁻¹ $CoSO_{4}$，16 mL 4 mol·L⁻¹ $CsHCO_{3}$|实验I所得溶液，16 mL 4 mol·L⁻¹ $CsHCO_{3}$|
|无明显变化|溶液变为红色，伴有气泡产生|溶液变为墨绿色，并持续产生能使带火星木条复燃的气体|


已知：$[Co(H_{2}O)_{6}]^{2 + }$为粉红色、$[Co(H_{2}O)_{6}]^{3 + }$为蓝色、$[Co(CO_{3})_{2}]^{-}$为红色、$[Co(CO_{3})_{3}]^{3 - }$为墨绿色。回答下列问题：
(1)配制1.00 mol·L⁻¹的$CoSO_{4}$溶液，需要用到下列仪器中的______________(填标号)。

a.![img id=1] b.![img id=2] c.![img id=3] d.![img id=4]


(2)实验I表明$[Co(H_{2}O)_{6}]^{2 + }$______________(填“能”或“不能”)催化$H_{2}O_{2}$的分解。实验Ⅱ中$HCO_{3}^{-}$大大过量的原因是____________________。实验Ⅲ初步表明$[Co(CO_{3})_{3}]^{3 - }$能催化$H_{2}O_{2}$的分解，写出$H_{2}O_{2}$在实验Ⅲ中所发生反应的离子方程式______________________________、______________________________。
(3)实验I表明，反应$2[Co(H_{2}O)_{6}]^{2 + } + H_{2}O_{2} + 2H^{+}\rightleftharpoons 2[Co(H_{2}O)_{6}]^{3 + } + 2H_{2}O$难以正向进行，利用化学平衡移动原理，分析$Co^{3 + }$、$Co^{2 + }$分别与$CO_{3}^{2 - }$配位后，正向反应能够进行的原因______________________________。
(4)实验Ⅳ中，A到B溶液变为蓝色，并产生气体；B到C溶液变为粉红色，并产生气体。从A到C所产生的气体的分子式分别为__________、__________。

实验Ⅳ：
慢慢加入稀硫酸酸化
新制1 mol·L⁻¹ $Cs_{3}[Co(CO_{3})_{3}]$
A B
稍长时间放置
C

答案： 精练高考真题
3.（1）bc （2）不能 吸收产生的H⁺，维持pH，促进反应正向进行 2Co²⁺ + 10HCO₃⁻ + H₂O₂ = 2[Co(CO₃)₃]³⁻ + 6H₂O + 4CO₂↑ 2H₂O₂ $\stackrel{[Co(CO₃)₃]^{3 - }}{=\!=\!=}$ 2H₂O + O₂↑
（3）实验Ⅲ的现象表明，Co³⁺、Co²⁺分别与CO₃²⁻配位时，[Co(H₂O)₆]³⁺更易与CO₃²⁻反应生成[Co(CO₃)₃]³⁻（该反应为快反应），导致[Co(H₂O)₆]²⁺几乎不能转化为[Co(CO₃)₃]²⁻，这样使得[Co(H₂O)₆]³⁺的浓度减小的幅度远远大于[Co(H₂O)₆]²⁺减小的幅度，根据化学平衡移动原理，减小生成物浓度能使化学平衡向正反应方向移动，因此，上述反应能够正向进行 （4）CO₂ O₂
解析 实验Ⅰ中无明显变化，证明[Co(H₂O)₆]²⁺不能催化H₂O₂的分解；实验Ⅱ中溶液变为红色，证明[Co(H₂O)₆]²⁺易转化为[Co(CO₃)₃]²⁻；实验Ⅲ中溶液变为墨绿色，说明[Co(H₂O)₆]³⁺更易与CO₃²⁻反应生成[Co(CO₃)₃]³⁻，并且初步证明[Co(H₂O)₆]²⁺在HCO₃⁻的作用下易被H₂O₂氧化为[Co(CO₃)₃]³⁻；实验Ⅳ中溶液先变蓝后变红，并且前后均有气体生成，证明在酸性条件下，[Co(CO₃)₃]³⁻易转化为[Co(H₂O)₆]³⁺，[Co(H₂O)₆]³⁺氧化性强，可以把H₂O₂氧化为O₂。（2）CoSO₄溶液中存在大量的[Co(H₂O)₆]²⁺，向其中加入30%的H₂O₂后无明显变化，因此实验Ⅰ表明[Co(H₂O)₆]²⁺不能催化H₂O₂的分解。（4）实验Ⅳ中，A到B溶液变为蓝色，并产生气体，说明发生了[Co(CO₃)₃]³⁻ + 6H⁺ + 3H₂O = [Co(H₂O)₆]³⁺ + 3CO₂↑；B到C溶液变为粉红色，并产生气体，说明发生了4[Co(H₂O)₆]³⁺ + 2H₂O = 4[Co(H₂O)₆]²⁺ + O₂↑ + 4H⁺。因此从A到C所产生的气体的分子式分别为CO₂和O₂。