Question

“盐泥”是粗盐提纯及电解食盐水过程中形成的工业“废料”．某工厂的盐泥含有NaCl（15～20%）、Mg（OH）₂（15～20%）、CaCO₃（5～10%）、BaSO₄（30～40%）和不溶于酸的物质（10～15%），为了生产七水硫酸镁，设计了如图1工艺流程：

（1）电解食盐水前，为除去食盐水中的Mg²⁺、Ca²⁺、SO₄^2-等杂质离子，下列试剂加入的先后顺序合理的是

 

（填序号）．
A．碳酸钠、氢氧化钠、氯化钡      B．碳酸钠、氯化钡、氢氧化钠
C．氢氧化钠、碳酸钠、氯化钡      D．氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠
（2）设食盐水中Mg²⁺的浓度为0.06mol?L^-1，则加入氢氧化钠溶液后使溶液的pH≥

 

才会产生Mg（OH）₂沉淀．（Ksp[Mg（OH）₂]=6.0×10^-12）
（3）反应器中发生两个转化，写出其中一个反应的化学方程式：

 

．
（4）三种化合物的溶解度（S）随温度变化曲线见图2，在过滤器中需要趁热过滤，其主要原因是

 

；
滤渣的主要成分有不溶于酸的物质、

 

和

 

．
（5）在蒸发浓缩器中通入高温水蒸汽并控制温度在100～110℃，蒸发结晶，此时析出的晶体主要是

 

．
（6）洗涤槽中洗涤晶体的目的是除去晶体表面的杂质，检验晶体表面的Cl^-已洗涤干净的方法是

 

．

Answer 1

考点：粗盐提纯

专题：实验题

分析：（1）根据除去钙离子用碳酸根离子进行沉淀，除去镁离子用氢氧根离子进行沉淀，除去硫酸根离子用钡离子沉淀，过量的钡离子需要用碳酸根离子除去进行分析；
（2）根据氢氧化镁的溶度积表达式计算出氢氧根离子浓度，再计算出溶液的pH；
（3）盐泥中的碳酸钙、氢氧化镁分别与稀硫酸反应；
（4）根据图2中温度对CaSO₄?2H₂O晶体的影响分析原因；滤渣中含有硫酸钡和硫酸钙等物质；
（5）根据温度对氯化钠、硫酸镁、硫酸钙晶体的影响判断析出的主要成分；
（6）检验氯离子通常使用硝酸银溶液，不过检验氯离子前需要除去干扰离子硫酸根离子．

解答： 解：（1）加入的钡离子可以由碳酸钠除去，故最后加碳酸钠，钡试剂与氢氧化钠先后都可，故加入试剂的顺序为先加NaOH，后加钡试剂，再加Na₂CO₃或先加钡试剂，后加NaOH，再加Na₂CO₃，所以D正确，
故答案为：D；
（2）根据氢氧化镁的溶度积表达式可知，c（OH^-）²=

6.0×10-12

0.06

=1×10^-10，则：c（OH^-）=

1×10-10

=1×10^-5mol/L，溶液中氢离子浓度为：1×10^-9mol/L，溶液的pH=9．所以溶液的pH≥9时才出现氢氧化镁沉淀，
故答案为：9；
（3）盐泥中的碳酸钙、氢氧化镁分别与硫酸反应，反应的化学方程式为：CaCO₃+H₂SO₄=CaSO₄+H₂O+CO₂↑、Mg（OH）₂+H₂SO₄=MgSO₄+2H₂O，
故答案为：CaCO₃+H₂SO₄=CaSO₄+H₂O+CO₂↑或Mg（OH）₂+H₂SO₄=MgSO₄+2H₂O；
（4）在蒸发浓缩的过程中，温度大于40℃时随温度升高CaSO₄?2H₂O晶体溶解度降低，故会析出CaSO₄?2H₂O晶体，且应该趁热过滤，防止温度降低CaSO₄?2H₂O的溶解度变大，又重新溶解，不利于钙盐和镁盐的分离；同时温度降低硫酸镁晶体会析出，造成产量损失；滤渣的主要成分有不溶于酸的物质、盐泥中含有的硫酸钡，蒸发酒精出来的硫酸钙，
故答案为：温度较高时钙盐与镁盐分离更彻底（或高温下CaSO₄?2H₂O溶解度小）；硫酸钡（BaSO₄）； 硫酸钙（CaSO₄或CaSO₄?2H₂O）；
（5）根据图象可知，在蒸发浓缩器中通入高温水蒸汽并控制温度在100～110℃蒸发结晶，CaSO₄?2H₂O的溶度积非常小，此时析出的晶体主要是：氯化钠，
故答案为：氯化钠（NaCl）；
（6）滤液中的硫酸根离子会影响氯离子的干扰，应该先除去硫酸根离子，再检验氯离子，方法为：取最后洗涤液少许于试管中，滴加Ba（NO₃）₂溶液至不再产生沉淀，静置（1分），向上层清液滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，无沉淀产生．
故答案为：取最后洗涤液少许于试管中，滴加Ba（NO₃）₂溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，无沉淀产生．

点评：本题主要考查了盐的性质、除杂的方法和原则，除去多种杂质时，要考虑加入试剂的顺序，为了保证将杂质除尽，所加试剂必须过量，因此为了不引进新的杂质，后面加入的试剂要能够除去前面所进入的过量试剂．