Question

柴達木盆地以青藏高原“聚寶盆”之譽蜚聲海內外，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．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的名稱是：______；操作④需要的玻璃儀器有：______．
（2）參照右圖溶解度曲線，固體B的主要成分______
（3）同學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：
（有關資料）

化學式	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

（設計除雜過程）

（i）若在操作⑤結束后發(fā)現(xiàn)溶液B略有渾濁，應采取的措施是______，
（ii）混合液A的主要成分是______ 試劑B的化學式是______ （填化學式）．
（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某溶液，如果沒有沉淀生成，則表明Mg²⁺已除盡．效果最好的是______（填字母）．
A．K₂ CO₃　　　　 B．KOH　　　　　　 C．CaCl₂
步驟二：檢驗SO₄^2-是否除盡．向另一支試管中加入BaCl₂溶液，如果無有沉淀生成，則SO₄^2-已除盡．
（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．
（ⅴ）將溶液C倒入______�。ㄌ顑x器名稱）中，加熱蒸發(fā)并用玻璃棒不斷攪拌，直到______，停止加熱．
（問題討論）
（ⅵ）進行操作⑤前，需先加熱，使沉淀顆粒增大，便于過濾；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，此時溶液B中Mg²⁺物質的量濃度______．

Answer 1

解：（1）由題意知鹽湖苦鹵的濃縮液中富含Br^-，加入氧化劑生成Br₂單質，易溶于CCl₄，通過萃取將Br₂與溶液分離；分液后的溶液中含有大量的Mg²⁺，可加入KOH溶液和BaCl₂溶液分別生成Mg（OH）₂沉淀和BaSO₄沉淀，然后過濾分離，故操作④為過濾，需要的玻璃儀器有玻璃棒、漏斗、燒杯等，故答案為：萃��；玻璃棒、漏斗、燒杯；
（2）操作④后，溶液主要成分是KCl，降溫后KCl的溶解度減小，析出KCL固體，故答案為：KCl；
（3）（�。┎僮鳍萁Y束后發(fā)現(xiàn)溶液B略有渾濁，說明濾紙破損，應更換濾紙、重新過濾，故答案為：更換濾紙、重新過濾；
（ⅱ）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，加入碳酸鉀可以將大量的鋇離子除去，故答案為：BaCl₂和KOH；K₂CO₃；
（ⅲ）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知Mg（OH）₂的溶度積較小，加入物質應生成Mg（OH）₂沉淀，并不能引入新的雜質，所以應加入KOH溶液，故答案為：B；
（ⅴ）由溶液得到晶體應用蒸發(fā)結晶的操作方法，加熱蒸發(fā)并用玻璃棒不斷攪拌，直到出現(xiàn)較多晶體，剩余較少水時停止加熱，防止過熱而導致固體分解而變質，
故答案為：蒸發(fā)皿；出現(xiàn)較多晶體，剩余較少水時；
（ⅵ）根據(jù)溶度積常數(shù)計算，c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=1.6×10^-11，c（Mg²⁺）==1.6×10^-7（mol/L），故答案為：1.6×10^-7mol/L．
分析：（1）由題意知鹽湖苦鹵的濃縮液中富含Br^-，加入氧化劑生成Br₂單質，易溶于CCl₄，通過萃取將Br₂與溶液分離；分液后的溶液中含有大量的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，以此判斷分離方法和所使用的儀器；
（2）操作④后，溶液主要成分是KCl，降溫后KCl的溶解度減�。�
（3）（�。┎僮鳍萁Y束后發(fā)現(xiàn)溶液B略有渾濁，說明濾紙破損，應更換濾紙、重新過濾；
（ⅱ）鹽湖苦鹵的濃縮液（富含K⁺、Mg²⁺、Br^-、SO₄^2-、Cl^-等）；
（ⅲ）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知道Mg（OH）₂的溶度積較小，所加入物質應生成Mg（OH）₂沉淀，并不能引入新的雜質；
（ⅴ）由溶液得到晶體應用蒸發(fā)結晶的操作方法，加熱蒸發(fā)并用玻璃棒不斷攪拌，直到出現(xiàn)較多晶體，剩余較少水時停止加熱，防止過熱而導致固體分解而變質；
（ⅵ）根據(jù)溶度積常數(shù)計算．
點評：本題以海水中提取氯化鎂為背景，考查了物質的分離、提純的實驗方法和基本操作，同時結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．物質的分離與提純的實驗方法在實驗題和化工題中都經常出現(xiàn)，是重要的實驗基礎知識．