Question

柴達(dá)木盆地以青藏高原“聚寶盆”之譽蜚聲海內(nèi)外，它有富足得令人驚訝的鹽礦資源．液體礦床以鉀礦為主，伴生著鎂、溴等多種礦產(chǎn)．某研究性學(xué)習(xí)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(shè)計了如下流程圖1：

請根據(jù)以上流程，回答相關(guān)問題：
（1）操作①的名稱：______；操作②名稱是：______；
操作③的名稱是：______；
操作④需要的玻璃儀器有：______．
（2）參照圖2溶解度曲線，欲得到較純的氯化鉀晶體需用少量的______（選填：“熱水”，“冷水”）洗滌固體______（選填“A”或“B”）．
（3）同學(xué)甲提出一些新的方案，對上述操作②后無色溶液進行除雜提純，其方案如下：
【有關(guān)資料】

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

【設(shè)計除雜過程】

（i）若在圖3的操作⑤結(jié)束后發(fā)現(xiàn)溶液B略有渾濁，應(yīng)采取的措施是______，
（ii）混合液A的主要成分是______．（填化學(xué)式）
【檢驗除雜效果】
（ⅲ）為檢驗Mg²⁺、SO₄^2-是否除盡，通常分別取懸濁液A上層清液于兩試管中．進行如下實驗：
步驟一：檢驗Mg²⁺是否除盡．向其中一支試管中加入______溶液（填化學(xué)式），如果沒有沉淀生成，則Mg²⁺已除盡．
步驟二：檢驗SO₄^2-是否除盡．向另一支試管中加入某溶液，如果無有沉淀生成，則SO₄^2-已除盡，效果最好的是______（填字母）．
A．Na₂ CO₃ B．BaCl₂ C．CaCl₂
【獲取純凈氯化鉀】
（ⅳ）對溶液B加熱并不斷滴加l mol?L^一1的鹽酸溶液，同時用pH試紙檢測溶液，直至pH=5時停止加鹽酸，得到溶液C．該操作的目的是______．
（ⅴ）將溶液C倒入______（填儀器名稱）中，加熱蒸發(fā)并用玻璃棒不斷攪拌，直到______時（填現(xiàn)象），停止加熱．
【問題討論】
（ⅵ）進行操作⑤前，需先加熱，其目的是______，該操作中控制溶液pH=12可確保Mg²⁺除盡，根據(jù)提供的數(shù)據(jù)計算，此時溶解B中Mg²⁺物質(zhì)的量濃度為______．

Answer 1

【答案】分析：（1）實現(xiàn)溴和水溶液的分離可以加萃取劑來萃取分液，實現(xiàn)互溶液體的分離采用蒸餾的方法，根據(jù)過濾儀器來選擇合適的儀器；
（2）根據(jù)氯化鉀的溶解度受溫度的影響情況來回答；
（3）（i）過濾完畢后，如果濾液仍渾濁要重新過濾；
（ii）在提純時，加入氫氧化鉀、氯化鋇可以分別將鎂離子以及硫酸根離子除去；
（ⅲ）鎂離子可以和氫氧根反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，硫酸根離子可以和鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀；
（ⅳ）除去雜質(zhì)離子時，為保證除凈，加入的試劑是過量的，最后加鹽酸可以除去多余的碳酸根和氫氧根；
（ⅴ）根據(jù)蒸發(fā)結(jié)晶實驗的原則：當(dāng)出現(xiàn)較多晶體，剩余較少水時，停止加熱，用余熱蒸干；
（ⅵ）為保證沉淀的徹底，要將混合物加熱，使沉淀顆粒增大，根據(jù)Ksp=[Mg²⁺][OH^-]²來計算回答．
解答：解：該實驗流程是：向富含K⁺、Mg²⁺、Br^-、SO₄^2-、Cl^-的混合物中加入氧化劑，將溴離子氧化為溴單質(zhì)，再加入四氯化碳萃取劑將混合物中的溴單質(zhì)提取出來，對于剩余的混合物，加入氫氧化劑和氯化鋇將鎂離子和硫酸根離子沉淀下來，為保證沉淀干凈，所加試劑過量，最后多余的氫氧根離子和碳酸根離子在加入鹽酸將之反應(yīng)掉．
（1）實現(xiàn)溴單質(zhì)和其他水溶液的分離可以加萃取劑四氯化碳萃取分液，所以操作①的名稱是萃取，操作②名稱是分液，實現(xiàn)互溶液體溴的四氯化碳溶液的分離采用蒸餾的方法，操作③的名稱是蒸餾，操作④是將固體和液體分離的操作即過濾，用到的玻璃儀器有：玻璃棒、漏斗、燒杯，故答案為：萃取；分液；蒸餾；玻璃棒、漏斗、燒杯；
（2）氯化鉀的溶解度隨溫度的升高而增大，所以可以在冷水中較純的氯化鉀晶體，故答案為：冷水，B；
（3）（i）在圖3的操作⑤是過濾，實驗結(jié)束后發(fā)現(xiàn)溶液B略有渾濁，應(yīng)重新過濾，故答案為：更換濾紙，重新過濾；
（ii）在提純時，加入氫氧化鉀、氯化鋇可以分別將鎂離子以及硫酸根離子除去，除去雜質(zhì)離子時，為保證除凈，加入的試劑是過量的，所以混合液A的主要成分是BaCl₂和KOH，故答案為：BaCl₂和KOH；
（ⅲ）鎂離子可以和氫氧根反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，所以檢驗Mg²⁺是否除盡，可以用氫氧化鉀，硫酸根離子可以和鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，檢驗硫酸根離子是否除盡，可以用氯化鋇，故答案為：KOH；B；
（ⅳ）在提純時，加入氫氧化鉀、氯化鋇可以分別將鎂離子以及硫酸根離子除去，除去雜質(zhì)離子時，為保證除凈，加入的試劑是過量的，最后加鹽酸可以除去多余的碳酸根和氫氧根，
故答案為：加鹽酸調(diào)節(jié)至pH=5目的是除去未反應(yīng)的OH^-和CO₃^2-；
（ⅴ）根據(jù)蒸發(fā)結(jié)晶實驗的原則：在蒸發(fā)皿中，當(dāng)出現(xiàn)較多晶體，剩余較少水時，停止加熱，用余熱蒸干，故答案為：蒸發(fā)皿；出現(xiàn)較多晶體，剩余較少水時；
（ⅵ）為保證沉淀的徹底，要將混合物加熱，使沉淀顆粒增大，根據(jù)Ksp=[Mg²⁺][OH^-]²，則溶解B中Mg²⁺物質(zhì)的量濃度c===1.6×10^一7mol/L，故答案為：使沉淀顆粒增大，便于過濾；1.6×10^-7mol/L．
點評：本題是一道有關(guān)粗鹽提純知識的綜合實驗題目，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，綜合性很強，難度很大．