Question

15．从海水中提取试剂级NaCl及回收金属Mg的工业流程如图：
（1）步骤I原理如图1，在实验室中完成该步骤所用装置为（如图2）中C（填序号）．
（2）某学习小组设计了如图实验模拟步骤Ⅱ：

①该实验中加入Na₂CO₃的作用是除去钙离子、钡离子；若向粗盐溶液中加入的是Na₂CO₃浓溶液，则有难溶的Mg₂（OH）₂CO₃生成，同时有气体逸出．该反应的离子方程式为2CO₃^2-+2Mg²⁺+H₂O=Mg₂（OH）₂C0₃↓+C0₂↑．
②学习小组发现上述实验即使BaCl₂用量不足，第③步沉淀中依然含有少量BaCO₃．试从平衡角度分析加入CO₃^2-使BaSO₄的溶解平衡向溶解方向移动，从而形成BaCO₃．
③在第②步后增加过滤，并从滤渣中得到MgCl₂•6H₂O． 工业上通过电解获得Mg的化学方程式为MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；
若720℃时直接将MgCl₂.6H₂O熔融，然后用惰性电极电解，发现有固体剩余，则该固体可能是MgO（写化学式）；现有ag滤渣，用上述方法处理回收Mg时产生标准状况下Cl₂bL，剩余固体为cg．则滤渣中镁元素的质量分数为$\frac{\frac{24b}{22.4}+\frac{24c}{40}}{a}$×100%（不必化简）．

Answer 1

分析 由分离流程可知，步骤I利用太阳能进行海水晒盐，与蒸发原理相同，步骤Ⅱ为粗盐溶解$→_{1}^{BaCl_{2}}$$→_{2}^{NaOH}$$→_{3}^{Na_{2}CO_{3}}$过滤$\stackrel{HCl}{→}$NaCl溶液，①除去硫酸根离子，②除去镁离子，③除去钙离子及过量的钡离子，最后加盐酸可除去过量的碳酸钠，注意除杂试剂均过量，以此来解答．

解答 解：（1）步骤I原理为蒸发，在实验室中完成该步骤所用装置为图2中C（蒸发），
故答案为：C；
（2）①该实验中加入Na₂CO₃的作用是除去钙离子、钡离子；若向粗盐溶液中加入的是Na₂CO₃浓溶液，则有难溶的Mg₂（OH）₂C0₃生成，同时有气体逸出，气体为C0₂，该反应的离子方程式为2CO₃^2-+2Mg²⁺+H₂O=Mg₂（OH）₂C0₃↓+C0₂↑，
故答案为：除去钙离子、钡离子；2CO₃^2-+2Mg²⁺+H₂O=Mg₂（OH）₂C0₃↓+C0₂↑；
②第③步沉淀中依然含有少量BaCO₃，是因为加入CO₃^2-使BaSO₄的溶解平衡向溶解方向移动，从而形成BaCO₃，
故答案为：加入CO₃^2-使BaSO₄的溶解平衡向溶解方向移动，从而形成BaCO₃；
③Mg为活泼金属，则工业上通过电解获得Mg的化学方程式为MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，720℃时直接将MgCl₂.6H₂0熔融，水解生成Mg（OH）₂，然后分解生成固体MgO；滤渣中含MgCl₂•6H₂O，产生标况下Cl₂bL，由MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑可知含Mg为$\frac{bL}{22.4L/mol}$×24g/mol=$\frac{24b}{22.4}$g，剩余固体为cg为MgO的质量，则含Mg为$\frac{24c}{40}$g，则滤渣中镁元素的质量分数为$\frac{\frac{24b}{22.4}+\frac{24c}{40}}{a}$×100%，
故答案为：MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，MgO，$\frac{\frac{24b}{22.4}+\frac{24c}{40}}{a}$×100%；

点评 本题以海水资源的利用考查混合物分离提纯，为高频考点，把握流程中的反应及混合物分离方法为解答的关键，（2）中电解及计算为解答的难点，题目难度中等．