Question

我国柴达木盆地拥有丰富的盐矿资源，其中的液体矿床以钾矿为主，伴生着镁、溴等多种成分．某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液（富含K⁺、Mg²⁺、Br^-、SO₄^2-、Cl^-等），来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴（Br₂），他们设计了如下流程：

请根据以上流程，回答相关问题：
（1）操作①需要的玻璃仪器有

 

；固体A名称是

 

．检验操作①得到的无色溶液中Cl^-的方案是：

 

．
（2）工业上以浓缩海水为原料提取溴的部分过程如下：

该研究小组在参观了溴的生产流程后，准备以盐湖苦卤为原料设计以下装置进行实验（所有橡胶制品均已被保护，夹持装置已略去）：

①检验装置A气密性的方法是

 

．
②该装置中的橡胶制品均要用特定的材料保护，其原因是

 

．
（3）某同学提出一种新的方案，对上述操作①后无色溶液进行除杂提纯，其方案流程如下：

有关资料：

化学式	Ca（OH）2	CaSO4	BaCO3	BaSO4	MgCO3	Mg（OH）2
Ksp	1.0×10一4	7.1×10一5	8.1×10一9	1.08×10一10	3.5×10一5	1.6×10一11

（1）试剂B的化学式为

 

．
（2）有同学提出从经济上考虑可以用石灰乳代替试剂A进行实验，经讨论，其他同学一致认为该提议不可行，他们的理由是

 

．
（3）实验过程中，若要确保Mg²⁺完全除尽，用广泛pH试纸测定溶液的pH应≥

 

．（若离子浓度小于10^-5mol?L^-1可视作已被完全除尽）

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）最开始加的氧化剂将Br^-氧化生成Br₂，由加入CCl₄可知，是用萃取剂萃取Br₂，所以操作①是萃取，用到的玻璃仪器是分液漏斗、烧杯；
由实验目的制取较纯净的氯化钾晶体可知，要除掉无色溶液中的Mg²⁺、SO₄^2-，因此固体A为硫酸镁；
硫酸银是微溶，影响氯离子的检验，因此先加过量的硝酸钡除掉SO₄^2-，检验氯离子用HNO₃酸化的硝酸银溶液，若产生白色沉淀，说明有Cl^-；
（2）①装置气密性的检验可采用微热法，可用热空气代替加热；
②溴单质具有较强的腐蚀性，可加速该装置中的橡胶制品的老化；
（3）①无色溶液中含有K⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、Cl^-，可加入KOH溶液和BaCl₂溶液分别生成Mg（OH）₂沉淀和BaSO₄沉淀，加入K₂CO₃可以将大量的钡离子除去；
②用石灰乳代替试剂A进行实验，不能使硫酸根离子沉淀完全；
③确保Mg²⁺完全除尽，其浓度最大为10^-5mol?L^-1，结合Ksp计算．

解答： 解：（1）最开始加的氧化剂将Br^-氧化生成Br₂，由加入CCl₄可知，是用萃取剂萃取Br₂，所以操作①是萃取，用到的玻璃仪器是分液漏斗、烧杯；
由实验目的制取较纯净的氯化钾晶体可知，要除掉无色溶液中的Mg²⁺、SO₄^2-，因此固体A为硫酸镁；
硫酸银是微溶，影响氯离子的检验，因此先加过量的硝酸钡除掉SO₄^2-，静置，在上层清液中加入用HNO₃酸化的硝酸银溶液，若产生白色沉淀，说明有Cl^-；
故答案为：分液漏斗、烧杯；硫酸镁；取少量无色溶液，加入过量硝酸钡溶液，静置，在上层清液中加入用HNO₃酸化的硝酸银溶液，若产生白色沉淀，说明有Cl^-；
（2）①装置气密性的检验可采用微热法，可用热空气代替加热，往蒸馏烧瓶中加入适量的水，塞紧塞子，再打开导管a上的活塞，关闭导管b上的活塞和止水夹c，往导管a通入空气，再关闭导管a上的活塞，若导管b中能上升一段稳定的水柱，则表明装置A气密性良好，
故答案为：往蒸馏烧瓶中加入适量的水，塞紧塞子，再打开导管a上的活塞，关闭导管b上的活塞和止水夹c，往导管a通入空气，再关闭导管a上的活塞，若导管b中能上升一段稳定的水柱，则表明装置A气密性良好；
②溴单质具有较强的腐蚀性，可加速该装置中的橡胶制品的老化，故答案为：橡胶易被溴腐蚀；
（3）①向盐湖苦卤的浓缩液（富含K⁺、Mg²⁺、Br^-、SO₄^2-、Cl^-等）中加入氧化剂和四氯化碳以后，振荡溶液分层，下层是溶有溴的四氯化碳，此时所得的滤液主要含有大量的Mg²⁺、硫酸根离子，可加入KOH溶液和BaCl₂溶液分别生成Mg（OH）₂沉淀和BaSO₄沉淀，加入K₂CO₃可以将大量的钡离子除去，
故答案为：K₂CO₃；
②用石灰乳代替试剂A进行实验，CaSO₄的Ksp比BaSO₄大得多，使用石灰乳难以使溶液中的SO₄^2-沉淀完全，
故答案为：CaSO₄的Ksp比BaSO₄大得多，使用石灰乳难以使溶液中的SO₄^2-沉淀完全； 
确保Mg²⁺完全除尽，其浓度最大为10^-5mol?L^-1，则c（OH^-）=

1.6×10 -11 1×10 -5

＞0.001mol/L，所以广泛pH≥12，故答案为：12．

点评：本题以海水中提取氯化镁、溴为背景，考查了物质的分离、提纯的实验方法和基本操作，同时结合简单的实验流程图和溶解度图象，考查了学生基础知识和利用信息解决实际问题的综合应用能力．物质的分离与提纯的实验方法在实验题和化工题中都经常出现，是重要的实验基础知识．