Question

鹵素單質(zhì)及其化合物在生產(chǎn)和生活中有廣泛應用．
Ⅰ、氟化鈉主要用作農(nóng)作物殺菌劑、殺蟲劑、木材防腐劑．實驗室以氟硅酸（H₂SiF₆）等物質(zhì)為原料、通過如下所示的流程制取較純凈的氟化鈉，并得到副產(chǎn)品氯化銨：

已知：20℃時氯化銨的溶解度為37.2g，氟化鈉的溶解度為4g，Na₂SiF₆微溶于水．
請回答下列有關問題：
（1）完成并配平上述流程中①、②的化學反應方程式：
①

 

H₂SiF₆+

 

NH₄HCO₃═

 

NH₄F+

 

H₂SiO₃↓+

 

CO₂↑+

 

 

；
②

 

．
（2）操作Ⅲ分為兩步，其順序是

 

（填寫所選序號）．
a、過濾    b、加熱濃縮　　c、冷卻結晶　　d、洗滌
操作Ⅱ是洗滌、干燥，其目的是

 

，在操作Ⅰ～V中與之相同的操作步驟是

 

．
（3）流程①中NH₄HCO₃必須過量，其原因是

 

．
Ⅱ、紫菜與海帶類似，是一種富含生物碘的海洋植物，可用于食用補碘．以下為某興趣小組模擬從紫菜中提取碘的過程：

已知：商品紫菜輕薄松脆，比海帶更易被焙燒成灰（此時碘轉化為碘化物無機鹽）．
（4）將焙燒所得的紫菜灰與足量的雙氧水和稀硫酸作用，寫出反應的離子方程式：

 

．
（5）操作①中涉及兩步操作，名稱是

 

，所用的主要玻璃儀器為

 

，所用試劑A最好選用表格中的

 

（填試劑名稱）．

	乙醇	四氯化碳	裂化汽油	碘（晶體）
密度/g、cm-3	0.7893	1.595	0.71～0.76	4.94
沸點/℃	78.5	76.8	25～232	184.35

（6）將下列裝置圖中缺少的必要儀器補畫出來，以最終將單質(zhì)碘與試劑A分離：

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：根據(jù)已知反應物和生成物，結合工藝流程可知，反應①為H₂SiF₆與NH₄HCO₃反應，生成的無味氣體為CO₂，過濾硅酸渾濁液，向濾液加入氯化鈉，經(jīng)過系列操作可得氟化鈉、氯化銨，故濾液中含有氟化銨，故反應①為H₂SiF₆6與NH₄HCO₃反應，生成CO₂、硅酸、氟化銨，根據(jù)元素守恒還有水生成；反應②加入的反應物為NaCl，NaF比NaCl的溶解性小，是將第一步生成的NH₄F轉化為NaF；
（1）根據(jù)已知反應物和生成物，結合工藝流程可知，反應①為H₂SiF₆與NH₄HCO₃反應，生成的無味氣體為CO₂，過濾硅酸渾濁液，向濾液加入氯化鈉，經(jīng)過系列操作可得氟化鈉、氯化銨，故濾液中含有氟化銨，故反應①為H₂SiF₆6與NH₄HCO₃反應，生成CO₂、硅酸、氟化銨，根據(jù)元素守恒還有水生成；
反應②加入的反應物為NaCl，NaF比NaCl的溶解性小，是將第一步生成的NH₄F轉化為NaF；
（2）加入的反應物為NaCl，NaF比NaCl的溶解性小，利用了物質(zhì)在溶液中溶解度越小則優(yōu)先析出的特性．操作Ⅰ是把固體與液體分離操作，應是過濾操作；操作II是將粗NaF洗滌除去其表面的雜質(zhì)；操作Ⅲ是將濾液中的溶質(zhì)進一步提取，應加熱蒸發(fā)溶劑，析出大量固體后冷卻，應是結晶；操作IV進行粗氯化銨提純，應是重結晶；
（3）由信息可知，Na₂SiF₆微溶于水，流程中NH₄HCO₃必須過量，是指第一步操作中必須保證H₂SiF₆能全部反應，以防止反應②生成Na₂SiF₆；
（4）焙燒所得的紫菜灰主要含有碘離子，與足量的雙氧水和稀硫酸作用，會發(fā)生氧化還原反應，方程式為：2I^-+H₂O₂+2H⁺=I₂+2H₂O．
（5）操作①主要是將浸泡后紫菜灰和溶液的混合物中雜質(zhì)去除，留下含碘離子的溶液，操作②主要是把碘單質(zhì)從水中萃取到四氯化碳溶液中．
（6）為了實現(xiàn)實驗目的，圖2框圖中缺少溫度計和接受液體的裝置及石棉網(wǎng)．

解答： 解：（1）反應①為H₂SiF₆6與NH₄HCO₃反應，生成CO₂、硅酸、氟化銨、水，依據(jù)原子守恒配平書寫得到反應方程式為：
H₂SiF₆+6NH₄HCO₃═6NH₄F+H₂SiO₃↓+6CO₂↑+3H₂O；
反應②是將第一步生成的NH₄F轉化為NaF，反應方程式為：NH₄F+NaCl═NaF↓+NH₄Cl，
故答案為：1，6，6，1，6，3H₂O；NH₄F+NaCl═NaF↓+NH₄Cl；
（2）操作Ⅰ是把固體與液體分離操作，應是過濾操作；
操作II是將粗NaF洗滌除去其表面的雜質(zhì)，操作為：待母液全部濾出后，再向濾紙上加蒸餾水至恰好浸沒晶體，靜置讓其濾出，重復操作2-3次，以除去晶體表面的雜質(zhì)；
操作Ⅲ是將濾液中的溶質(zhì)進一步提取，應加熱蒸發(fā)溶劑，析出大量固體后冷卻，應是結晶；
操作IV進行粗氯化銨提純，應是重結晶，
操作V進行粗氯化銨提純，應是重結晶，
操作Ⅲ分為兩步、加熱濃縮，冷卻結晶，故選bc；操作Ⅱ是洗滌、干燥，其目的是：除去氟化鈉表面的氯化銨等可溶性雜質(zhì)；在操作Ⅰ～V中與操作Ⅱ相同的操作步驟是除去雜質(zhì)的實驗操作，應是V；
故答案為：bc，除去氟化鈉表面的氯化銨等可溶性雜質(zhì)，V；
（3）流程中NH₄HCO₃必須過量，是指第一步操作中必須保證H₂SiF₆能全部反應，防止生成Na₂SiF₆沉淀，防止在進行反應②H₂SiF₆將與NaCl反應，生成Na₂SiF₆沉淀，混入NaF中影響NaF質(zhì)量，
故答案為：保證H₂SiF₆能全部反應，防止生成Na₂SiF₆沉淀，混入NaF中影響NaF質(zhì)量．
（4）焙燒所得的紫菜灰主要含有碘離子，與足量的雙氧水和稀硫酸作用，會發(fā)生氧化還原反應，方程式為：2I^-+H₂O₂+2H⁺=I₂+2H₂O；
故答案為：2I^-+H₂O₂+2H⁺=I₂+2H₂O．
（5）將浸泡后紫菜灰和溶液的混合物中雜質(zhì)去除，留下含碘離子的溶液，操作①主要是把碘單質(zhì)從水中萃取到四氯化碳溶液中，然后再分液，且在分液時下層液體從下口放出后，上層液體要從上口倒出，萃取劑需要滿足不溶于水，不能和碘單質(zhì)反應，乙醇易溶于水不能分層，裂化汽油和碘單質(zhì)發(fā)生反應，所以需要試劑A為四氯化碳；
故答案為：萃取分液；分液漏斗；四氯化碳．
（6）為了實現(xiàn)實驗目的，圖2框圖中缺少溫度計和接受液體的裝置及石棉網(wǎng)，裝置如圖：
故答案為：；

點評：本題主要考查了化學與工業(yè)生產(chǎn)的相關知識、閱讀題目與工藝流程獲取信息能力、物質(zhì)的分離提純、對實驗操作的理解等，難度中等，理解工藝流程是解題關鍵，需要學生具備扎實的基礎與綜合運用信息分析問題、解決問題的能力．