Cobalt(II) chloride, CoCl2, 염화코발트 화합물의 확인 반응

Cobalt(II) chloride, CoCl2, 염화코발트 화합물의 확인 반응

 

 

대부분의 이온 결합 화합물의 코발트는 Co(II)이거나 Co(III)이다. 염화 이온과 수화된 물이 들어있는 한 코발트 화합물을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 0.256 g의 시료를 물에 용해시킨 후, 과량의 질산은을 가하였다. 염화은을 거른 후 건조시켜 무게를 달았더니 질량이 0.308 g이었다. 이번에는 0.416 g의 시료를 물에 용해시킨 후, 과량의 수산화소듐을 가하였다. 수산화 염을 거른 후, 불꽃에서 가열하였더니 산화코발트(III)가 생성되었는데 그 질량은 0.0145 g이었다.

 

a. 이 화합물의 질량 백분율 조성은?

b. 화합물이 화학식 단위 당 한 개의 코발트 원자를 포함하고 있다고 가정할 때, 화학식은?

c. 설명한 세 반응의 균형 맞춘 반응식을 써라.

 

In most of ionic compounds, cobalt is either Co(II) or Co(III). One such compound, containing chloride ion and waters of hydration, was analyzed, and the following results were obtained. A 0.256 g sample of the compound was dissolved in water, and excess silver nitrate was added. The silver chloride was filtered, dried, and weighed, and it had a mass of 0.308 g. A second sample of 0.416 g of the compound was dissolved in water, and an excess of sodium hydroxide was added. The hydroxide salt was filtered and heated in a flame, forming cobalt(III) oxide. The mass of cobalt (III) oxide formed was 0.0145 g.

 

a. What is the percent composition, by mass, of the compound?

b. Assuming the compound contains one cobalt atom per formula unit, what is the molecular formula?

c. Write balanced equations for the three reactions described.

 

----------------------------------------------------

 

첫 번째 실험으로, 염소(Cl) 원자의 몰수를 구하고,

두 번째 실험으로, 코발트(Co) 원자의 몰수를 구한다.

 

 

0.308 g AgCl(몰질량 143.32 g/mol)의 몰수를 계산하면,

0.308 g / (143.32 g/mol) = 0.00215 mol AgCl

 

Ag + Cl → AgCl

Ag : AgCl = 1 : 1 반응이므로,

0.256 g 시료에 들어있는 Cl의 몰수도 0.00215 mol이다.

 

 

0.145 g 산화코발트(III), Co2O3(몰질량 165.86 g/mol)의 몰수를 계산하면,

0.145 g / (165.86 g/mol) = 0.000874 mol Co2O3

 

4Co + 3O2 → 2Co2O3

Co : Co2O3 = 4 : 2 = 2 : 1 반응이므로,

0.416 g 시료에 들어있는 Co의 몰수는

2 : 1 = ? : 0.000874 mol

? = 0.000874 × 2 = 0.00175 mol Co

 

0.256 g 시료에 들어있는 Cl의 몰수가 0.00215 mol이므로,

0.416 g 시료에 들어있는 Cl의 몰수는

0.00215 mol × (0.416 g / 0.256 g) = 0.00349 mol Cl

 

 

각 원자의 몰질량을 사용해서 몰수를 질량으로 환산하면,

Co의 질량 = 0.00175 mol × (58.93 g/mol) = 0.103 g Co

Cl의 질량 = 0.00349 mol × (35.45 g/mol) = 0.124 g Cl

 

0.416 g 시료에 들어있는 각 원자의 질량 백분율을 계산하면,

% Co = (0.103 g / 0.416 g) × 100 = 24.8% Co

% Cl = (0.124 g / 0.416 g) × 100 = 29.8% Cl

 

 

Co : Cl = 0.00175 mol : 0.00349 mol

= 0.00175/0.00175 : 0.00349/0.00175 = 1 : 1.99 ≒ 1 : 2

⇨ 화학식 = CoCl2

 

 

균형 맞춘 반응식

CoCl2 + 2AgNO3 → 2AgCl + Co(NO3)2

CoCl2 + 2NaOH → Co(OH)2 + 2NaCl

4Co(OH)2 + O2 → 2Co2O3 + 4H2O