钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。 (1

钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。

(1)Co_xNi_(1－x)Fe₂O₄(其中Co、Ni均为＋2价)可用作H₂O₂分解的催化剂，具有较高的活性。

①该催化剂中铁元素的化合价为________________。

②图1表示两种不同方法制得的催化剂Co_xNi_(1－x)Fe₂O₄在10 ℃时催化分解6%的H₂O₂溶液的相对初始速率随x变化曲线。由图中信息可知：________法制取得到的催化剂活性更高；Co^2＋、Ni^2＋两种离子中催化效果更好的是________________。

(2)草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料。下图2为二水合草酸钴(CoC₂O₄·2H₂O)在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300 ℃及以上所得固体均为钴氧化物。

① 通过计算确定C点剩余固体的化学成分为________(填化学式)。试写出B点对应的物质与O₂在225 ℃～300 ℃发生反应的化学方

程式： ___________________________________________________

________________________________________________________。

② 取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中Co的化合价为＋2、＋3价)，用480 mL 5 mol/L盐酸恰好完全溶解固体，得到CoCl₂溶液和4.48 L(标准状况)黄绿色气体。试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比。

【详细分析】(1)①根据化合价代数和为0列式，设Fe的化合价为＋a，则2x＋2(1－x)＋2a＝2×4，得a＝＋3价。②由图1知，在x相同时，微波水热法比常规水热法对H₂O₂分解的效果更好；横坐标为x，表示随着Co^2＋的增多，H₂O₂分解的速率加快，故Co^2＋含量越大，其催化效果越好。(2)①由热重分析图知，取18.3 g CoC₂O₄·2H₂O，物质的量为0.1 mol。加热分解，但是产物中的Co的量不变，仍为n(Co)＝0.1 mol，n(O)＝＝0.133，n(Co)∶n(O)＝3∶4，则C点为Co₃O₄。从起始至B点失去的质量为18.3 g－14.70 g＝3.6 g，正好为0.2 mol H₂O，所以B点为CoC₂O₄，与O₂反应生成Co₃O₄，由原子守恒可确定出另一产物为CO₂，由此配平反应。②由Cl守恒，HCl中的Cl最终在CoCl₂和Cl₂中，所以2n(CoCl₂)＋2n(Cl₂)＝0.48 L×5 mol·L^－1＝2.4 mol，n(CoCl₂)＝(2.4 mol－2×0.2 mol)/2＝1 mol。由

Co^3＋氧化Cl^－生成Cl₂，根据得失电子守恒列式，1×n(Co^3＋)＝2×n(Cl₂)，n(Co^3＋)＝0.4 mol，由Co原子守恒，n(Co^2＋)＝1 mol－0.4 mol＝0.6 mol，根据化合物中各元素的化合价代数和为零，列式为：2n(O^2－)＝3n(Co^3＋)＋2n(Co^2＋)，n(O)＝ (0.4 mol×3＋0.6 mol×2)÷2＝1.2 mol，所以n(Co)∶n(O)＝1 mol∶1.2 mol＝5∶6。

答案　(1)①＋3　②微波水热　Co^2＋

(2)① Co₃O₄(写成CoO·Co₂O₃亦给分)　3CoC₂O₄＋2O₂===Co₃O₄ ＋6CO₂

②由电子守恒：n(Co^3＋) ＝ 2 n(Cl₂) ＝ 0.4 mol

由电荷守恒：n(Co)_总＝n(Co^2＋)_溶液＝ 0.5 n(Cl^－) ＝ 0.5×( 2.4 mol－0.2 mol×2)＝ 1 mol

所以固体中的n(Co^2＋)＝1 mol－0.4 mol＝ 0.6 mol

n(O)＝(0.4 mol×3＋0.6 mol×2)÷2＝1.2 mol

故n(Co)∶n(O)＝1 mol∶1.2 mol＝5∶6