Question

【题目】某废液中含有 大量 的K+、Cl-、Br-，还有少量的Ca2+、Mg2+、SO42-。某研究性学习小组利用这种废液来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴，(Br2常温下是深红棕色液体），设计了如下的流程图：

可供选择的试剂：饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、KOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、H2O2 溶液(H+)、KMnO4溶液(H+)、盐酸。请根据流程图回答相关问题 ：

(1)若试剂a为H2O2溶液(H+)，已知H2O2+2KBr+2HCl=Br2+2H2O+2KCl，

①发生反应的离子方程式为：___________。

②每消耗0.2mol H2O2，反应转移的电子数为_______mol。

③还原剂和还原产物的物质的量之比是_____________。

(2)操作①②③④⑤对应的名称分别是：萃取、_________、蒸馏、过滤、__________。蒸馏过程用到下图装置的名称是A____________ B____________。

(3)为了除去无色液体中的Ca2+、Mg2+、SO42-，从可供选则试剂中选择试剂b所代表的物质，按照滴加的顺序依次是_______、_________、_________(填化学式)。

(4)调节pH=7是为了除去杂质离子_______和________,以提高氯化钾晶体的纯度。

Answer 1

【答案】H2O2+2Br-+2H+=Br2 ↑+2H2O 0.4 2:1 分液 蒸发结晶 具支烧瓶 冷凝管 BaCl2 KOH K2CO3 OH- CO32-

【解析】

根据图示可知，制备流程为：废液中加入双氧水，将溴离子氧化成溴单质，然后加入四氯化碳后通过萃取、分液分离出溴，通过操作③蒸馏得到四氯化碳和溴单质；无色液体Ⅰ中含有K+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-，分别加入BaCl2、K2CO3、KOH溶液过滤后得到无色溶液Ⅱ和固体A，再调节溶液Ⅱ的pH萃取碳酸根离子、氢氧根离子，得到无色溶液Ⅲ，最后通过蒸发结晶获得氯化钾固体；

（1）根据化学方程式H2O2+2KBr+2HCl=Br2+2H2O+2KCl写出离子方程式；找到过氧化氢和转移的电子数之间的关系，找出还原剂和还原产物的物质的量之比；

（2）加入CCl4的目的是萃取；紧接着萃取后的操作是将有机层与水层分开，叫做分液；从含有溴的CCl4溶液中分离得到CCl4和液溴的操作，是将两种相互混溶的液体进行分离的操作，叫做蒸馏；操作④完成后得到固体A和无色液体I，分离固体和液体的操作是过滤；操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体，是蒸发结晶；

（3）除去Ca2+，选用饱和K2CO3溶液；除去Mg2+，选用KOH溶液；除去SO42-，选用BaCl2溶液；

（4）无色液体Ⅱ中还含有杂质离子CO32-和OH-；用pH试纸测定至pH=7。

制备流程为：废液中加入双氧水，将溴离子氧化成溴单质,然后加入四氯化碳后通过萃取、分液分离出溴，通过操作③蒸馏得到四氯化碳和溴单质;无色液体Ⅰ中含有K+、Cl、Ca2+、Mg2+、SO42，分别加入BaCl2、K2CO3、KOH溶液过滤后得到无色溶液Ⅱ和固体A，再调节溶液Ⅱ的pH萃取碳酸根离子、氢氧根离子，得到无色溶液Ⅲ，最后通过蒸发结晶获得氯化钾固体；

(1)由加入的CCl4及得到的深红棕色液体知，试剂a能将Br氧化为Br2，试剂a应具有氧化性,所以应选用H2O2溶液，离子方程式为H2O2 +2Br-+2H+=Br2 ↑+2H2O，H2O2中氧的化合价从-1到-2，氧原子个数为2，全部降低，故1mol H2O2 发生反应时转移的电子数2mol，每消耗0.2mol H2O2 转移电子的物质的量为0.4mol；还原剂是溴化氢，还原产物为水，它们的物质的量之比为2:1；

(2)由流程图知，无色液体Ⅰ中含有K+、Cl、Ca2+、Mg2+、SO42，无色液体Ⅲ中只含有K+、Cl，则试剂b的作用是除去Ca2+、Mg2+、SO42；操作①是萃取，操作②是将互不相溶的两种液体分开，为分液操作，操作③是将沸点不同、互溶的两液体分开，为蒸馏操作，操作④是将溶液与沉淀分开，为过滤操作，操作⑤是将KCl从其水溶液中提取出来，为蒸发结晶操作，操作①、②、③、④、⑤的名称是：萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶，蒸馏过程A为具支试管，B为冷凝管；

(3)由于除杂时除杂试剂需过量，且不能引入新杂质，所以除去Ca2+，选用饱和K2CO3溶液；除去Mg2+，选用KOH溶液；除去SO42，选用BaCl2溶液。要除去过量的BaCl2，要满足BaCl2溶液在饱和K2CO3溶液之前加入即可；

(4)由以上知，无色液体Ⅱ中还含有杂质离子CO32和OH，需用盐酸来除去过量的OH及CO32，调节pH=7的操作方法是滴加盐酸，无气体产生时，用pH试纸测定至pH=7。