Question

4．CoCl₂•6H₂O是一種飼料營養(yǎng)強(qiáng)化劑，一種利用水鈷礦[主要成分為Co₂O₃、Co（OH）₃，還含少量Fe₂O3、•Al₂O₃、MnO等]制取CoCl₂•6H₂O的工藝流程如下：

已知：①浸出液含有的陽離子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見表．

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）2	Mn（OH）2
開始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

（1）鹽酸的作用是溶解礦石，提供酸性環(huán)境，Na₂SO₃的作用是（文字描述）將Fe³⁺、Co³⁺還原．
（2）NaClO₃加入浸出液后生成NaCl，寫出反應(yīng)的離子方程式ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O．
（3）加Na₂CO₃調(diào)pH至5.2的目的是為完全沉淀Fe³⁺、Al³⁺．
（4）萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖1，萃取劑的作用是除去溶液中的Mn²⁺，其使用的適宜pH范圍是C．A.1.0～2.0  B.2.0～2.5   C.3.0～3.5   D 4.0～4.5
（5）取部分加入萃取劑后的混合液，在實(shí)驗(yàn)室按流程圖獲得粗產(chǎn)品．
①使用分液漏斗前要檢漏，是檢查玻璃塞、旋塞芯是否漏水，若發(fā)現(xiàn)其中一處漏水，必要的操作或做法是若發(fā)現(xiàn)玻璃塞處漏水，更換分液漏斗，若發(fā)現(xiàn)旋塞芯處漏水，則用紙或干布擦凈旋塞或旋塞孔，在旋塞芯上涂一層薄薄的潤滑脂，將旋塞芯塞進(jìn)旋塞內(nèi)，旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，使?jié)櫥�脂均勻分布后將旋塞關(guān)閉好．（只寫出其中一種漏水對應(yīng)的操作或做法）
②在蒸發(fā)過程中為防止產(chǎn)生雜質(zhì)或脫水，當(dāng)較多晶體析出時(shí)，改為抽濾得到晶體．
寫出抽濾裝置（如圖2）中指定儀器的名稱：A安全瓶，B抽氣泵．
下列抽濾操作或說法正確的是ABE
A．用蒸餾水潤濕濾紙，微開水龍頭，抽氣使濾紙緊貼在漏斗瓷板上
B．用傾析法轉(zhuǎn)移溶液，開大水龍頭，待溶液快流盡時(shí)再轉(zhuǎn)移沉淀
C．注意吸濾瓶內(nèi)液面高度，當(dāng)接近支管口位置時(shí)，撥掉橡皮管，濾液從支管口倒出
D．用抽濾洗滌沉淀時(shí)，應(yīng)開大水龍頭，使洗滌劑快速通過沉淀物，以減少沉淀物損失
E．抽濾不宜用于過濾膠狀或顆粒太小的沉淀
用少量蒸餾水洗滌晶體，判斷晶體是否洗凈的具體操作是用潔凈的鉑絲蘸取最后一次洗滌液在酒精燈火焰上灼燒，如果看到黃色火焰，說明沒有洗凈，否則已洗凈．

Answer 1

分析 含鈷廢料中加入鹽酸和亞硫酸鈉，Co₂O₃、Co（OH）₃、Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO和稀鹽酸反應(yīng)生成可溶性的CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂、MnCl₂、NaCl，然后向溶液中加入氯酸鈉，可得到FeCl₃，然后加入Na₂CO₃調(diào)pH至5.2，可得到Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，然后過濾，向?yàn)V液中加入萃取劑，將錳離子萃取，萃取后的溶液中主要含有CoCl₂，為得到CoCl₂•6H₂O晶體，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶而得到粗產(chǎn)品，
（1）亞硫酸鈉具有還原性，能還原氧化性離子；
（2）NaClO₃具有氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子；
（3）加Na₂CO₃調(diào)pH至5.2所得沉淀為Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，調(diào)節(jié)溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn²⁺完全沉淀，并防止Co²⁺轉(zhuǎn)化為Co（OH）₂沉淀；
（5）①分液漏斗檢漏，主要是檢查玻璃塞和旋塞芯是否漏水，若發(fā)現(xiàn)玻璃塞處漏水，更換分液漏斗，若發(fā)現(xiàn)旋塞芯處漏水，則用紙或干布擦凈旋塞或旋塞孔，在旋塞芯上涂一層薄薄的潤滑脂，將旋塞芯塞進(jìn)旋塞內(nèi)，旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，使?jié)櫥�脂均勻分布后將旋塞關(guān)閉好；
②根據(jù)裝置圖可知儀器名稱，抽濾時(shí)要蒸餾水潤濕濾紙，微開水龍頭，抽氣使濾紙緊貼在漏斗瓷板上，然后要開大水龍頭，待溶液快流盡時(shí)再轉(zhuǎn)移沉淀，當(dāng)液面高度接近支管口位置時(shí)，濾液要從上口倒出，洗滌時(shí)抽濾速率不能太快，抽濾操作不宜用于過濾膠狀或顆粒太小的沉淀，根據(jù)洗滌濾液中是否含有雜質(zhì)離子判斷晶體是否洗滌干凈，本實(shí)驗(yàn)中可以通過焰色反應(yīng)判斷．

解答 解：含鈷廢料中加入鹽酸和亞硫酸鈉，Co₂O₃、Co（OH）₃、Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO和稀鹽酸反應(yīng)生成可溶性的CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂、MnCl₂、NaCl，然后向溶液中加入氯酸鈉，可得到FeCl₃，然后加入Na₂CO₃調(diào)pH至5.2，可得到Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，然后過濾，向?yàn)V液中加入萃取劑，將錳離子萃取，萃取后的溶液中主要含有CoCl₂，為得到CoCl₂•6H₂O晶體，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶而得到粗產(chǎn)品，
（1）亞硫酸根離子具有還原性，能還原氧化性離子Fe³⁺、Co³⁺，所以浸出過程中加入Na₂SO₃的目的是將Fe³⁺、Co³⁺還原，
故答案為：將Fe³⁺、Co³⁺還原；
（2）NaClO₃具有氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子，氯酸根離子被還原生成氯離子，離子方程式為ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O；
（3）NaClO₃的作用是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，加Na₂CO₃調(diào)pH至5.2，鋁離子能與碳酸根離子發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳，水解的離子方程式為：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑，鐵離子能與碳酸根離子發(fā)生雙水解生成氫氧化鐵和二氧化碳，水解的離子方程式為：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑，所以加Na₂C0₃調(diào)pH至5.2的目的是完全沉淀Fe³⁺、Al³⁺，
故答案為：完全沉淀Fe³⁺、Al³⁺；
（4）根據(jù)流程圖可知，此時(shí)溶液中存在Mn²⁺、Co²⁺金屬離子，由萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系可知調(diào)節(jié)溶液PH在3.0～3.5之間，可使Mn²⁺完全沉淀，并防止Co²⁺轉(zhuǎn)化為Co（OH）₂沉淀，
故選C；    
（5）①分液漏斗檢漏，主要是檢查玻璃塞和旋塞芯是否漏水，若發(fā)現(xiàn)玻璃塞處漏水，更換分液漏斗，若發(fā)現(xiàn)旋塞芯處漏水，則用紙或干布擦凈旋塞或旋塞孔，在旋塞芯上涂一層薄薄的潤滑脂，將旋塞芯塞進(jìn)旋塞內(nèi)，旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，使?jié)櫥�脂均勻分布后將旋塞關(guān)閉好，
故答案為：玻璃塞；旋塞芯；若發(fā)現(xiàn)玻璃塞處漏水，更換分液漏斗，若發(fā)現(xiàn)旋塞芯處漏水，則用紙或干布擦凈旋塞或旋塞孔，在旋塞芯上涂一層薄薄的潤滑脂，將旋塞芯塞進(jìn)旋塞內(nèi)，旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，使?jié)櫥�脂均勻分布后將旋塞關(guān)閉好；
②根據(jù)裝置圖可知儀器A的名稱是安全瓶，B的名稱是抽氣泵，抽濾時(shí)要蒸餾水潤濕濾紙，微開水龍頭，故A正確，抽氣使濾紙緊貼在漏斗瓷板上，然后要開大水龍頭，故B正確，待溶液快流盡時(shí)再轉(zhuǎn)移沉淀，當(dāng)液面高度接近支管口位置時(shí)，濾液要從上口倒出，故C錯(cuò)誤，洗滌時(shí)抽濾速率不能太快，故D錯(cuò)誤，抽濾操作不宜用于過濾膠狀或顆粒太小的沉淀，故E正確，故選ABE，判斷晶體是否洗滌干凈的方法是用潔凈的鉑絲蘸取最后一次洗滌液在酒精燈火焰上灼燒，如果看到黃色火焰，說明沒有洗凈，否則已洗凈，
故答案為：安全瓶；抽氣泵；ABE；用潔凈的鉑絲蘸取最后一次洗滌液在酒精燈火焰上灼燒，如果看到黃色火焰，說明沒有洗凈，否則已洗凈．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷能力，涉及氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、pH與沉淀的關(guān)系等知識點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，明確流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及基本操作是解本題關(guān)鍵，熟悉常見化合物的性質(zhì)，題目難度中等．