Chemistry Labs

第 2 题

使用半导体金属氧化物（SMOX）的电阻式气体传感器可检测痕量杂质。混合氧化物X具有正常尖晶石结构 A2+B23+O42−\mathrm{A^{2+}B^{3+}_2O^{2-}_4}，由金属Z的结晶水合草酸盐 ZCX2OX4 ⋅ kHX2O\ce{ZC2O4*\mathit{k}H2O} 在空气中分解制得。加热至140 °C时水合物失重19.7 %；在空气中500 °C继续加热得到2.407 g黑色X和3.8 dm3^3 COX2\ce{CO2}（101325 Pa、500 °C）。(a) 确定X的化学式和 kk 值。(b) 尖晶石结构中 OX2−\ce{O^{2-}} 离子构成面心立方晶格，A2+\mathrm{A^{2+}} 阳离子占据部分四面体空隙，B3+\mathrm{B^{3+}} 阳离子占据部分八面体空隙。计算正常尖晶石 AB2O4\mathrm{AB_2O_4} 中四面体位点被占据的百分比。
第 3/4 步：结晶水数
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18.0 k146.9+18.0 k=0.197⇒k=2(CoCX2OX4 ⋅ 2 HX2O)\dfrac{18.0\,k}{146.9 + 18.0\,k} = 0.197 \Rightarrow k = 2\quad (\ce{CoC2O4*2H2O})
分析

140 °C时19.7 %的失重是水：18.0k58.9+88.0+18.0k=0.197\frac{18.0k}{58.9 + 88.0 + 18.0k} = 0.197 得 18.0k=0.197(146.9+18.0k)18.0k = 0.197(146.9 + 18.0k)，即 k≈2k \approx 2，前体为 CoCX2OX4 ⋅ 2 HX2O\ce{CoC2O4*2H2O}。