Question

實驗室以含有Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-等離子的鹵水為主要原料制備無水CaCl₂和Br₂，流程如圖1：

（1）操作Ⅰ使用的試劑是

 

，所用主要儀器的名稱是

 

．
（2）加入溶液W的目的是

 

．用CaO調節(jié)溶液Y的pH，可以除去Mg²⁺．由表中數據可知，理論上可選擇的pH最大范圍是

 

．酸化溶液Z時，使用的試劑為

 

．

	開始沉淀時的pH	沉淀完全時的pH
Mg2+	9.6	11.0
Ca2+	12.2	c（OH-）=1.8mol?L-1

（3）實驗室用貝殼與稀鹽酸反應制備并收集CO₂氣體，如圖2裝置中合理的是

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,常見氣體制備原理及裝置選擇

專題：實驗設計題

分析：實驗室以含有Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、Br^-等離子的鹵水為主要原料制備無水CaCl₂和Br₂，應將混合物中的Mg²⁺、SO₄^2-、Br^-等離子除去，根據流程可以看出分別加入氯氣將溶液中的Br^-氧化溴單質，加入氯化鋇除去SO₄^2-，用CaO調節(jié)溶液Y的pH，可以除去Mg²⁺．
（1）單質溴極易溶于有機溶劑，所以可以采用萃取的方法，萃取的主要儀器是分液漏斗；
（2）分析表中數據可知pH大于11時Mg²⁺沉淀完全，pH大于12.2時，Ca²⁺開始沉淀，所以理論上可選擇pH最大范圍是11.0≤pH＜12.2；除雜時不能引入新的雜質；
（3）CO₂的密度大于空氣中的，所以采用向上排空氣發(fā)收集CO₂氣體．若采用長頸漏斗時，長頸漏斗的下端必需插入到溶液中，以防止CO₂氣體從長頸漏斗中揮發(fā)出來．

解答： 解：（1）氯氣具有強氧化性，通入氯氣后可以將溶液中的Br^-氧化溴單質，因為單質溴極易溶于有機溶劑，所以可以采用萃取的方法，萃取的主要儀器是分液漏斗．由流程圖可知單質溴在下層，因此該有機溶劑的密度要比水的大且不溶于水，所以該試劑是CCl₄，故答案為：CCl₄；分液漏斗；
（2）由于SO₄^2-會與Ca²⁺結合形成微溶性的硫酸鈣而影響氯化鈣的制備，因此必需除去；由表中數據可知pH大于11時Mg²⁺沉淀完全，pH大于12.2時，Ca²⁺開始沉淀，所以理論上可選擇pH最大范圍是11.0≤pH＜12.2；因為不能引入新的雜質，所以酸化溶液Z時，使用的試劑應該為鹽酸，
故答案為：除去溶液中的SO₄^2-；11.0≤pH＜12.2；鹽酸；
（3）實驗室制取CO₂的特點是固體和液體反應且不需要加熱，由于鹽酸易揮發(fā)，因此在收集之前需要出去揮發(fā)出HCl氣體，因為CO₂的密度大于空氣中的，所以采用向上排空氣發(fā)收集CO₂氣體．若采用長頸漏斗時，長頸漏斗的下端必須插入到溶液中，以防止CO₂氣體從長頸漏斗中揮發(fā)出來，因此選項b、d正確，故答案為：bd．

點評：本題主要考查常見的基本實驗操作、儀器的使用和實驗方案設計，綜合性強，難度大．