Котенком. Как проверить букву О в окончании?

Необходимо подставить слово того же склонения. В данном случае - это 2 скл. (м.р.).

Подставляем слово "щенок" (н.ф. такая же, как и у "котёнок")

Кем? чем? - щенкОМ

Соответственно, котёнкОМ