Question

我國柴達木盆地擁有豐富的鹽礦資源，其中的液體礦床以鉀礦為主，伴生著鎂、溴等多種成分．某研究性學習小組擬取鹽湖苦鹵的濃縮液（富含K⁺、Mg²⁺、Br^-、SO₄^2-、Cl^-等），來制取較純凈的氯化鉀晶體及液溴（Br₂），他們設計了如下流程：

請根據(jù)以上流程，回答相關問題：
（1）操作①需要的玻璃儀器有

 

；固體A名稱是

 

．檢驗操作①得到的無色溶液中Cl^-的方案是：

 

．
（2）工業(yè)上以濃縮海水為原料提取溴的部分過程如下：

該研究小組在參觀了溴的生產(chǎn)流程后，準備以鹽湖苦鹵為原料設計以下裝置進行實驗（所有橡膠制品均已被保護，夾持裝置已略去）：

①檢驗裝置A氣密性的方法是

 

．
②該裝置中的橡膠制品均要用特定的材料保護，其原因是

 

．
（3）某同學提出一種新的方案，對上述操作①后無色溶液進行除雜提純，其方案流程如下：

有關資料：

化學式	Ca（OH）2	CaSO4	BaCO3	BaSO4	MgCO3	Mg（OH）2
Ksp	1.0×10一4	7.1×10一5	8.1×10一9	1.08×10一10	3.5×10一5	1.6×10一11

（1）試劑B的化學式為

 

．
（2）有同學提出從經(jīng)濟上考慮可以用石灰乳代替試劑A進行實驗，經(jīng)討論，其他同學一致認為該提議不可行，他們的理由是

 

．
（3）實驗過程中，若要確保Mg²⁺完全除盡，用廣泛pH試紙測定溶液的pH應≥

 

．（若離子濃度小于10^-5mol?L^-1可視作已被完全除盡）

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）最開始加的氧化劑將Br^-氧化生成Br₂，由加入CCl₄可知，是用萃取劑萃取Br₂，所以操作①是萃取，用到的玻璃儀器是分液漏斗、燒杯；
由實驗目的制取較純凈的氯化鉀晶體可知，要除掉無色溶液中的Mg²⁺、SO₄^2-，因此固體A為硫酸鎂；
硫酸銀是微溶，影響氯離子的檢驗，因此先加過量的硝酸鋇除掉SO₄^2-，檢驗氯離子用HNO₃酸化的硝酸銀溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，說明有Cl^-；
（2）①裝置氣密性的檢驗可采用微熱法，可用熱空氣代替加熱；
②溴單質(zhì)具有較強的腐蝕性，可加速該裝置中的橡膠制品的老化；
（3）①無色溶液中含有K⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、Cl^-，可加入KOH溶液和BaCl₂溶液分別生成Mg（OH）₂沉淀和BaSO₄沉淀，加入K₂CO₃可以將大量的鋇離子除去；
②用石灰乳代替試劑A進行實驗，不能使硫酸根離子沉淀完全；
③確保Mg²⁺完全除盡，其濃度最大為10^-5mol?L^-1，結(jié)合Ksp計算．

解答： 解：（1）最開始加的氧化劑將Br^-氧化生成Br₂，由加入CCl₄可知，是用萃取劑萃取Br₂，所以操作①是萃取，用到的玻璃儀器是分液漏斗、燒杯；
由實驗目的制取較純凈的氯化鉀晶體可知，要除掉無色溶液中的Mg²⁺、SO₄^2-，因此固體A為硫酸鎂；
硫酸銀是微溶，影響氯離子的檢驗，因此先加過量的硝酸鋇除掉SO₄^2-，靜置，在上層清液中加入用HNO₃酸化的硝酸銀溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，說明有Cl^-；
故答案為：分液漏斗、燒杯；硫酸鎂；取少量無色溶液，加入過量硝酸鋇溶液，靜置，在上層清液中加入用HNO₃酸化的硝酸銀溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，說明有Cl^-；
（2）①裝置氣密性的檢驗可采用微熱法，可用熱空氣代替加熱，往蒸餾燒瓶中加入適量的水，塞緊塞子，再打開導管a上的活塞，關閉導管b上的活塞和止水夾c，往導管a通入空氣，再關閉導管a上的活塞，若導管b中能上升一段穩(wěn)定的水柱，則表明裝置A氣密性良好，
故答案為：往蒸餾燒瓶中加入適量的水，塞緊塞子，再打開導管a上的活塞，關閉導管b上的活塞和止水夾c，往導管a通入空氣，再關閉導管a上的活塞，若導管b中能上升一段穩(wěn)定的水柱，則表明裝置A氣密性良好；
②溴單質(zhì)具有較強的腐蝕性，可加速該裝置中的橡膠制品的老化，故答案為：橡膠易被溴腐蝕；
（3）①向鹽湖苦鹵的濃縮液（富含K⁺、Mg²⁺、Br^-、SO₄^2-、Cl^-等）中加入氧化劑和四氯化碳以后，振蕩溶液分層，下層是溶有溴的四氯化碳，此時所得的濾液主要含有大量的Mg²⁺、硫酸根離子，可加入KOH溶液和BaCl₂溶液分別生成Mg（OH）₂沉淀和BaSO₄沉淀，加入K₂CO₃可以將大量的鋇離子除去，
故答案為：K₂CO₃；
②用石灰乳代替試劑A進行實驗，CaSO₄的Ksp比BaSO₄大得多，使用石灰乳難以使溶液中的SO₄^2-沉淀完全，
故答案為：CaSO₄的Ksp比BaSO₄大得多，使用石灰乳難以使溶液中的SO₄^2-沉淀完全； 
確保Mg²⁺完全除盡，其濃度最大為10^-5mol?L^-1，則c（OH^-）=

1.6×10 -11 1×10 -5

＞0.001mol/L，所以廣泛pH≥12，故答案為：12．

點評：本題以海水中提取氯化鎂、溴為背景，考查了物質(zhì)的分離、提純的實驗方法和基本操作，同時結(jié)合簡單的實驗流程圖和溶解度圖象，考查了學生基礎知識和利用信息解決實際問題的綜合應用能力．物質(zhì)的分離與提純的實驗方法在實驗題和化工題中都經(jīng)常出現(xiàn)，是重要的實驗基礎知識．