Question

4．CoCl₂•6H₂O是一种饲料营养强化剂，一种利用水钴矿[主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O3、•Al₂O₃、MnO等]制取CoCl₂•6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表．

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）2	Mn（OH）2
开始沉淀	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）盐酸的作用是溶解矿石，提供酸性环境，Na₂SO₃的作用是（文字描述）将Fe³⁺、Co³⁺还原．
（2）NaClO₃加入浸出液后生成NaCl，写出反应的离子方程式ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O．
（3）加Na₂CO₃调pH至5.2的目的是为完全沉淀Fe³⁺、Al³⁺．
（4）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图1，萃取剂的作用是除去溶液中的Mn²⁺，其使用的适宜pH范围是C．A.1.0～2.0  B.2.0～2.5   C.3.0～3.5   D 4.0～4.5
（5）取部分加入萃取剂后的混合液，在实验室按流程图获得粗产品．
①使用分液漏斗前要检漏，是检查玻璃塞、旋塞芯是否漏水，若发现其中一处漏水，必要的操作或做法是若发现玻璃塞处漏水，更换分液漏斗，若发现旋塞芯处漏水，则用纸或干布擦净旋塞或旋塞孔，在旋塞芯上涂一层薄薄的润滑脂，将旋塞芯塞进旋塞内，旋转数圈，使润滑脂均匀分布后将旋塞关闭好．（只写出其中一种漏水对应的操作或做法）
②在蒸发过程中为防止产生杂质或脱水，当较多晶体析出时，改为抽滤得到晶体．
写出抽滤装置（如图2）中指定仪器的名称：A安全瓶，B抽气泵．
下列抽滤操作或说法正确的是ABE
A．用蒸馏水润湿滤纸，微开水龙头，抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上
B．用倾析法转移溶液，开大水龙头，待溶液快流尽时再转移沉淀
C．注意吸滤瓶内液面高度，当接近支管口位置时，拨掉橡皮管，滤液从支管口倒出
D．用抽滤洗涤沉淀时，应开大水龙头，使洗涤剂快速通过沉淀物，以减少沉淀物损失
E．抽滤不宜用于过滤胶状或颗粒太小的沉淀
用少量蒸馏水洗涤晶体，判断晶体是否洗净的具体操作是用洁净的铂丝蘸取最后一次洗涤液在酒精灯火焰上灼烧，如果看到黄色火焰，说明没有洗净，否则已洗净．

Answer 1

分析 含钴废料中加入盐酸和亚硫酸钠，Co₂O₃、Co（OH）₃、Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO和稀盐酸反应生成可溶性的CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂、MnCl₂、NaCl，然后向溶液中加入氯酸钠，可得到FeCl₃，然后加入Na₂CO₃调pH至5.2，可得到Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，然后过滤，向滤液中加入萃取剂，将锰离子萃取，萃取后的溶液中主要含有CoCl₂，为得到CoCl₂•6H₂O晶体，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶而得到粗产品，
（1）亚硫酸钠具有还原性，能还原氧化性离子；
（2）NaClO₃具有氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子；
（3）加Na₂CO₃调pH至5.2所得沉淀为Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀；
（4）由表中数据可知，调节溶液PH在3.0～3.5之间，可使Mn²⁺完全沉淀，并防止Co²⁺转化为Co（OH）₂沉淀；
（5）①分液漏斗检漏，主要是检查玻璃塞和旋塞芯是否漏水，若发现玻璃塞处漏水，更换分液漏斗，若发现旋塞芯处漏水，则用纸或干布擦净旋塞或旋塞孔，在旋塞芯上涂一层薄薄的润滑脂，将旋塞芯塞进旋塞内，旋转数圈，使润滑脂均匀分布后将旋塞关闭好；
②根据装置图可知仪器名称，抽滤时要蒸馏水润湿滤纸，微开水龙头，抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上，然后要开大水龙头，待溶液快流尽时再转移沉淀，当液面高度接近支管口位置时，滤液要从上口倒出，洗涤时抽滤速率不能太快，抽滤操作不宜用于过滤胶状或颗粒太小的沉淀，根据洗涤滤液中是否含有杂质离子判断晶体是否洗涤干净，本实验中可以通过焰色反应判断．

解答 解：含钴废料中加入盐酸和亚硫酸钠，Co₂O₃、Co（OH）₃、Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO和稀盐酸反应生成可溶性的CoCl₂、AlCl₃、FeCl₂、MnCl₂、NaCl，然后向溶液中加入氯酸钠，可得到FeCl₃，然后加入Na₂CO₃调pH至5.2，可得到Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，然后过滤，向滤液中加入萃取剂，将锰离子萃取，萃取后的溶液中主要含有CoCl₂，为得到CoCl₂•6H₂O晶体，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶而得到粗产品，
（1）亚硫酸根离子具有还原性，能还原氧化性离子Fe³⁺、Co³⁺，所以浸出过程中加入Na₂SO₃的目的是将Fe³⁺、Co³⁺还原，
故答案为：将Fe³⁺、Co³⁺还原；
（2）NaClO₃具有氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子，氯酸根离子被还原生成氯离子，离子方程式为ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O，
故答案为：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O；
（3）NaClO₃的作用是将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，加Na₂CO₃调pH至5.2，铝离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳，水解的离子方程式为：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑，铁离子能与碳酸根离子发生双水解生成氢氧化铁和二氧化碳，水解的离子方程式为：2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3CO₂↑，所以加Na₂C0₃调pH至5.2的目的是完全沉淀Fe³⁺、Al³⁺，
故答案为：完全沉淀Fe³⁺、Al³⁺；
（4）根据流程图可知，此时溶液中存在Mn²⁺、Co²⁺金属离子，由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知调节溶液PH在3.0～3.5之间，可使Mn²⁺完全沉淀，并防止Co²⁺转化为Co（OH）₂沉淀，
故选C；    
（5）①分液漏斗检漏，主要是检查玻璃塞和旋塞芯是否漏水，若发现玻璃塞处漏水，更换分液漏斗，若发现旋塞芯处漏水，则用纸或干布擦净旋塞或旋塞孔，在旋塞芯上涂一层薄薄的润滑脂，将旋塞芯塞进旋塞内，旋转数圈，使润滑脂均匀分布后将旋塞关闭好，
故答案为：玻璃塞；旋塞芯；若发现玻璃塞处漏水，更换分液漏斗，若发现旋塞芯处漏水，则用纸或干布擦净旋塞或旋塞孔，在旋塞芯上涂一层薄薄的润滑脂，将旋塞芯塞进旋塞内，旋转数圈，使润滑脂均匀分布后将旋塞关闭好；
②根据装置图可知仪器A的名称是安全瓶，B的名称是抽气泵，抽滤时要蒸馏水润湿滤纸，微开水龙头，故A正确，抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上，然后要开大水龙头，故B正确，待溶液快流尽时再转移沉淀，当液面高度接近支管口位置时，滤液要从上口倒出，故C错误，洗涤时抽滤速率不能太快，故D错误，抽滤操作不宜用于过滤胶状或颗粒太小的沉淀，故E正确，故选ABE，判断晶体是否洗涤干净的方法是用洁净的铂丝蘸取最后一次洗涤液在酒精灯火焰上灼烧，如果看到黄色火焰，说明没有洗净，否则已洗净，
故答案为：安全瓶；抽气泵；ABE；用洁净的铂丝蘸取最后一次洗涤液在酒精灯火焰上灼烧，如果看到黄色火焰，说明没有洗净，否则已洗净．

点评 本题考查物质的分离和提纯，侧重考查学生分析判断能力，涉及氧化还原反应、离子反应、pH与沉淀的关系等知识点，为高频考点，明确流程图中发生的反应及基本操作是解本题关键，熟悉常见化合物的性质，题目难度中等．