《2025年天星教育试题调研化学第9辑》

原创预测2 某小组制备钴(Ⅲ)氨配合物[Co(NH₃)ₓClᵧ]Cl₃₋ᵧ（x + y = 6，0 ≤ y ＜ 3，且x、y均为整数）并测定其组成的实验装置如图所示（夹持仪器及加热装置已省略）。制备过程中大量放热；制得的配合物不易溶于有机溶剂，能溶于水和盐酸，在低温时溶解度小，随温度的升高溶解度逐渐增大。已知：Co(OH)₂难溶于水，Co²⁺性质稳定，[Co(NH₃)₆]²⁺具有较强还原性，Co(OH)₃是棕褐色不溶于水的固体。

命题依据
将两个类型的实验组合命制是实验题的创新命题形式，本题以配合物为载体，将物质制备实验与探究实验深度融合，形式新颖，综合性强，体现了高考命题着重创新思维考查的趋势。
Ⅰ. 制备
①将6.0 g NH₄Cl和5.2 g CoCl₂固体溶于水并转入装置B中，再加入少量活性炭粉末，向装置A中滴加足量浓氨水，然后向装置B中逐滴滴入足量5%的H₂O₂溶液。
②恒温反应20分钟，将装置B置于冰水中，采用冰水浴结晶，过滤。
③将过滤所得沉淀转移到热盐酸中，并趁热过滤。再向滤液中慢慢加入浓盐酸，直至析出大量晶体。
④过滤，用冷的盐酸洗涤晶体，再用少许乙醇洗涤，将所得晶体干燥称重为1.07 g。
Ⅱ. 测组成。此类配合物内界可解离，如[Co(NH₃)₅Cl]²⁺ ⇌ Co³⁺ + 5NH₃ + Cl⁻
⑤取适量上述产品，加入过量浓NaOH溶液煮沸，将放出的氨气用0.3 mol·L⁻¹盐酸完全吸收，消耗20.0 mL该盐酸。取煮沸后的溶液加过量HNO₃酸化，用0.2 mol·L⁻¹ AgNO₃溶液滴定，消耗15.0 mL该AgNO₃溶液。
回答下列问题：
(1)装置B中盛放H₂O₂溶液的仪器的名称为恒压滴液漏斗。
（6）实验小组在制备过程中发现若向CoCl₂溶液中直接加入H₂O₂溶液，Co²⁺不被氧化，据此认为加入浓氨水和氯化铵对Co²⁺的氧化产生了影响，提出以下猜想并设计实验验证。
猜想1：加入氯化铵溶液，增强了H₂O₂的氧化性。
猜想2：加入浓氨水形成配合物，增强了Co²⁺的还原性。

实验结论:猜想1不合理,猜想2合理。则试剂a是0.5 mL氯化铵溶液,试剂b是0.5 mL浓氨水。

答案： 解析
（1）由题图可知装置B中盛放H₂O₂溶液的仪器名称为恒压滴液漏斗。（2）步骤①中，CoCl₂溶液中Co²⁺易水解生成难溶于水的Co(OH)₂，影响后续反应，加入NH₄Cl固体，NH₄⁺水解使溶液显酸性，能够抑制Co²⁺水解，从而提高产品的产率。结合已知信息可知，步骤①中，先加浓氨水后加H₂O₂溶液的目的是将性质稳定、不易被氧化的Co²⁺转化为具有较强
【引思路】
实验中对试剂滴加先后顺序有要求时，先加入的试剂一般是为了服务下一步实验；物质制备过程中加入H₂O₂是为了利用其氧化性或还原性；结合本题题干信息“Co²⁺性质稳定，[Co(NH₃)₆]²⁺具有较强还原性”可知，加入浓氨水的目的是把不易反应的物质转化为易于反应的物质，促进第二步反应发生。
还原性的[Co(NH₃)₆]²⁺，以便H₂O₂溶液将[Co(NH₃)₆]²⁺氧化为钴(Ⅲ)氨配合物。（3）步骤②中，温度过高会加快NH₃的挥发和H₂O₂的分解，温度过低会导致反应速率过慢。（4）根
【必知模板】
回答某一反应温度控制在某个特定范围的原因的模板：第一，明确温度过高的后果，一般从反应物受热分解或挥发、导致放热反应的化学平衡逆向移动、导致催化剂的活性或选择性降低、气体在液相中溶解度降低、生产成本较高等角度考虑；第二，明确温度过低的后果，一般从反应原理角度考虑，如反应速率太慢、催化剂的活性或选择性降低等。
据题中信息，制备的配合物能溶于水和盐酸，在低温时溶解度小，随温度的升高溶解度逐渐增大，故步骤③中“趁热过滤”的目的是除去催化剂活性炭并防止产品析出，从而提高产品的纯度和产率。（5）步骤⑤中吸收该配合物产品解离出的氨气消耗0.3 mol·L⁻¹的盐酸的物质的量为0.3 mol·L⁻¹×20.0×10⁻³ L = 0.006 mol，即生成氨气的物质的量为0.006 mol；滴定Cl⁻消耗的Ag⁺的物质的量为0.2 mol·L⁻¹×15.0×10⁻³ L = 0.003 mol，即Cl⁻的物质的量为0.003 mol，故在该配合物中NH₃和Cl⁻的物质的量之比为2:1，结合题干信息可知，该配合物化学式中Cl⁻总个数为3，NH₃总个数为6，该配合物的化学式为[Co(NH₃)₆]Cl₃；装置B中制备该配合物的化学方程式为H₂O₂ + 2CoCl₂ + 2NH₄Cl + 10NH₃·H₂O === 2[Co(NH₃)₆]Cl₃ + 12H₂O或H₂O₂ + 2CoCl₂ + 2NH₄Cl + 10NH₃ === 2[Co(NH₃)₆]Cl₃ + 2H₂O；由化学方程式可得出关系式CoCl₂ ~ NH₄Cl ~ [Co(NH₃)₆]Cl₃，原料氯化钴的物质的量为$\frac{5.2 g}{130 g·mol^{-1}}$ = 0.04 mol，原料氯化铵的物质的量为$\frac{6.0 g}{53.5 g·mol^{-1}}$ ≈ 0.112 mol，氯化铵过量，故理论上生成该配合物的质量为0.04 mol×267.5 g·mol⁻¹ = 10.7 g，实际上得到的产品质量为1.07 g，故该实验中产品的产率为$\frac{1.07 g}{10.7 g}$×100% = 10%。（6）实验2、3分别比较氯化铵溶液和浓氨水对Co²⁺的氧化产生的影响，结合对比实验控制单一变量的原则，则试剂a是0.5 mL氯化铵溶液，试剂b是0.5 mL浓氨水。
答案
（1）恒压滴液漏斗
（2）Co(OH)₂ 见解析
（3）温度过高会加快NH₃的挥发和H₂O₂的分解，温度过低会导致反应速率过慢
（4）AC
（5）H₂O₂ + 2CoCl₂ + 2NH₄Cl + 10NH₃·H₂O === 2[Co(NH₃)₆]Cl₃ + 12H₂O或H₂O₂ + 2CoCl₂ + 2NH₄Cl + 10NH₃ === 2[Co(NH₃)₆]Cl₃ + 2H₂O 10%
（6）0.5 mL氯化铵溶液 0.5 mL浓氨水