Question

某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液（富含Ca²⁺、Mg²⁺、Br^-、SO₄^2-、Cl^-等），来制取较纯净的无水CaCl₂及液溴，他们设计了如下流程：

回答以下问题：
（1）操作Ⅰ中加入的试剂1是

 

；在从橙色液体中分离出溴时，可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置（见图A、B、C、D）是

 

．
（2）加入溶液W的目的是

 

．
（3）操作Ⅲ所用的仪器除三脚架、酒精灯，还需要

 

．
（4）某同学用如上图E所示的实验装置制取操作1前的氧化剂，写出该反应的离子方程式

 

，试简述该装置气密性的检验方法

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）氧化物将溴化物氧化为溴单质，再加入四氯化碳作萃取剂将溴单质从水中萃取出来，利用蒸馏法实现互溶物质的分离；
（2）加入氯化钡溶液使硫酸根离子发生反应产生硫酸钡沉淀，据此回答；
（3）氯化钙溶液加热蒸发得到氯化钙晶体，晶体在氯化氢的氛围中加热蒸干即可制取得到无水氯化钙；
（4）用二氧化锰和浓盐酸可以制取氯气，根据气压原理来检验装置的气密性是否良好．

解答： 解：盐卤中首先加入氯水将溴化物氧化为溴单质，再加入萃取剂进行萃取分液，然后再蒸馏可以得到溴单质，向溶液中加入氯化钡中可以将硫酸根离子除去，氧化钙，将其加入其上层清液中发生反应产生氢氧化钙，镁离子转化成氢氧化镁沉淀，过滤除去，过滤后，得到的溶液主要是氯化钙溶液，蒸发浓缩冷却结晶即可得到纯净的无水CaCl₂．
（1）盐卤中首先加入氯水将溴化物氧化为溴单质，再加入四氯化碳作萃取剂将溴单质从水中萃取出来，再根据液态溴单质沸点与四氯化碳不同，采用蒸馏法进行分离，蒸馏时温度计的水银球应该在支管口附近，若在液面下或位置太低就会收集到低沸点的馏分，故答案为：四氯化碳（或CCl₄）；CD；
（2）为防止产生硫酸钙沉淀，应先加入氯化钡溶液使硫酸根离子发生反应产生硫酸钡沉淀，来除去硫酸根离子．
故答案为：除去溶液中SO₄^2-；
（3）用氯化钙溶液加热蒸发得到氯化钙晶体，在把晶体在氯化氢的氛围中加热蒸干即可制取得到无水氯化钙，操作Ⅲ蒸发所用的仪器除三脚架、酒精灯，还需要蒸发皿、玻璃棒．
故答案为：蒸发皿、玻璃棒；
（4）氯气在实验室中式用二氧化锰与浓盐酸加热制取的，反应的离子方程式是：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑，检验装置气密性的方法可以是关闭弹簧夹，打开分液漏斗的活塞，向烧瓶中不断加水，若一段时间后水不再流下，说明装置气密性良好，也可采用其他方法．
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-

△   .

Mn²⁺+2H₂O+Cl₂↑；
法一：打开弹簧夹，关闭分液漏斗活塞），将导管外接导气管，并将导气管末端插入水槽中，用手握住圆底烧瓶（或用酒精灯对其进行微热），在导气管末端有气泡产生，在松开手（或撤离酒精灯）以后，导气管末端有一段水柱上升且一段时间内不下降，则证明该装置的气密性良好．
法二：关闭弹簧夹，打开分液漏斗的活塞，向烧瓶中不断加水，若一段时间后水不再流下，说明装置气密性良好．

点评：本题是一道物质的分离和提纯方法的实验设计题，考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，难度大．