3.柴達木盆地以青藏高原“聚寶盆”之譽蜚聲海內(nèi)外,它有富足得令人驚訝的鹽礦資源.液體礦床以鉀礦為主,伴生著鎂、溴等多種礦產(chǎn).某研究性學習小組擬取鹽湖苦鹵的濃縮液(富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等),來制取較純凈的氯化鉀晶體及液溴(Br2),他們設計了如圖1流程:

請根據(jù)以上流程,回答相關問題:
(1)操作②的所需的主要儀器是分液漏斗.
(2)參照圖2溶解度曲線,得到的固體A的主要成分是MgSO4(填化學式).
(3)同學甲提出一些新的方案,對上述操作②后無色溶液進行除雜提純,其方案如下:
【有關資料】
化學式BaCO3BaSO4Ca(OH)2MgCO3Mg(OH)2
Ksp8.1×10一91.08×10一101.0×10一43.5×10一51.6×10一11
【設計除雜過程】

①已知試劑B是K2CO3溶液,則混合液A的主要成分是Ba(OH)2(或BaCl2和KOH)(填化學式).
【獲取純凈氯化鉀】
②對溶液B加熱并不斷滴加l mol•L一1的鹽酸溶液,同時用pH試紙檢測溶液,直至pH=5時停止加鹽酸,得到溶液C.該操作的目的是加鹽酸調(diào)節(jié)至pH=5目的是除去未反應的OH-和CO32-
③將溶液C倒入 蒸發(fā)皿中,加熱蒸發(fā)并用玻璃棒不斷攪拌,直到出現(xiàn)較多晶體,剩余較少水時時(填現(xiàn)象),停止加熱.
【問題討論】
④進行操作⑤中控制溶液pH=12可確保Mg2+除盡,根據(jù)提供的數(shù)據(jù)計算,此時溶液B中Mg2+物質(zhì)的量濃度為1.6×10-7mol/L.

分析 該實驗流程是:向富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-的混合物中加入氧化劑,將溴離子氧化為溴單質(zhì),再加入四氯化碳萃取劑將混合物中的溴單質(zhì)提取出來,對于剩余的混合物,加入氫氧化劑和氯化鋇將鎂離子和硫酸根離子沉淀下來,為保證沉淀干凈,所加試劑過量,最后多余的氫氧根離子和碳酸根離子在加入鹽酸將之反應掉.由溶解度圖象知,將得到的溶液進行蒸發(fā)濃縮至90℃后進行結晶,再將固液不相溶的物質(zhì)進行分離的操作叫過濾,此時所用的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗;在90℃時得到的固體A為MgSO4,而30℃時得到的固體B為KCl,所以應用冷水洗滌固體B,才可以得到較純凈的氯化鉀.在減壓條件下進行過濾,可使過濾的速度加快.
(1)實現(xiàn)溴和水溶液的分離可以加萃取劑來萃取分液,實現(xiàn)互溶液體的分離采用蒸餾的方法,根據(jù)過濾儀器來選擇合適的儀器;
(2)由實驗目的制取較純凈的氯化鉀晶體可知,要除掉無色溶液中的Mg2+、SO42-,因此固體A為硫酸鎂;
(3)①在提純時,加入氫氧化鉀、氯化鋇可以分別將鎂離子以及硫酸根離子除去;
②除去雜質(zhì)離子時,為保證除凈,加入的試劑是過量的,最后加鹽酸可以除去多余的碳酸根和氫氧根;
③根據(jù)蒸發(fā)結晶實驗的原則:當出現(xiàn)較多晶體,剩余較少水時,停止加熱,用余熱蒸干;
④為保證沉淀的徹底,要將混合物加熱,使沉淀顆粒增大,根據(jù)Ksp=[Mg2+][OH-]2來計算回答.

解答 解:(1)實現(xiàn)溴單質(zhì)和其他水溶液的分離可以加萃取劑四氯化碳萃取分液,所以操作①的名稱是萃取,操作②名稱是分液,實現(xiàn)互溶液體溴的四氯化碳溶液的分離采用蒸餾的方法,用到的玻璃儀器有:分液漏斗,
故答案為:分液漏斗;   
(2)由實驗目的制取較純凈的氯化鉀晶體可知,要除掉無色溶液中的Mg2+、SO42-,因此固體A為硫酸鎂,
故答案為:MgSO4
(3)①在提純時,加入氫氧化鉀、氯化鋇可以分別將鎂離子以及硫酸根離子除去,除去雜質(zhì)離子時,為保證除凈,加入的試劑是過量的,所以混合液A的主要成分是BaCl2和KOH,故答案為:Ba(OH)2(或BaCl2和KOH);
 ②在提純時,加入氫氧化鉀、氯化鋇可以分別將鎂離子以及硫酸根離子除去,除去雜質(zhì)離子時,為保證除凈,加入的試劑是過量的,最后加鹽酸可以除去多余的碳酸根和氫氧根,
故答案為:加鹽酸調(diào)節(jié)至pH=5目的是除去未反應的OH-和CO32-
③根據(jù)蒸發(fā)結晶實驗的原則:在蒸發(fā)皿中,當出現(xiàn)較多晶體,剩余較少水時,停止加熱,用余熱蒸干,
故答案為:出現(xiàn)較多晶體,剩余較少水時;
④為保證沉淀的徹底,要將混合物加熱,使沉淀顆粒增大,根據(jù)Ksp=[Mg2+][OH-]2,則溶解B中Mg2+物質(zhì)的量濃度c=$\frac{Ksp}{{c}^{2}(O{H}^{-})}$=$\frac{1.6×1{0}^{-11}}{(1{0}^{-2})^{2}}$=1.6×10-7mol/L,
故答案為:1.6×10-7mol/L.

點評 本題是一道有關粗鹽提純知識的綜合實驗題目,要求學生具有分析和解決問題的能力,綜合性很強,難度中等.

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

13.用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,下列說法正確的是( 。
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B.1L 1mol•L -1的NaClO 溶液中含有ClO-的數(shù)目少于NA
C.0.1molAlCl3完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁膠體,生成0.l NA個膠體粒子
D.0.1molCl2與足量NaOH溶液反應,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.2 NA

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

14.目前,回收溴單質(zhì)的方法主要有水蒸氣蒸餾法和萃取法等.某興趣小組通過查閱相關資料擬采用如下方案從富馬酸廢液(含溴0.27%)中回收易揮發(fā)的Br2

(1)操作X所需要的主要玻璃儀器為分液漏斗;反萃取時加入20%的NaOH溶液,其離子方程式為Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O.
(2)反萃取所得水相酸化時,需緩慢加入濃硫酸,并采用冰水浴冷卻的原因是:減少Br2的揮發(fā).
(3)溴的傳統(tǒng)生產(chǎn)流程為先采用氯氣氧化,再用空氣水蒸氣將Br2吹出.與傳統(tǒng)工藝相比,萃取法的優(yōu)點是沒有采用有毒氣體Cl2,更環(huán)保.
(4)我國廢水三級排放標準規(guī)定:廢水中苯酚的含量不得超過1.00mg/L.實驗室可用一定濃度的溴水測定某廢水中苯酚的含量,其原理如下:
①請完成相應的實驗步驟:
步驟1:準確量取25.00mL待測廢水于250mL錐形瓶中.
步驟2:將4.5mL 0.02mol/L溴水迅速加入到錐形瓶中,塞緊瓶塞,振蕩.
步驟3:打開瓶塞,向錐形瓶中加入過量的0.1mol/L KI溶液,振蕩.
步驟4:滴入2~3滴淀粉溶液,再用0.01mol/L Na2S2O3標準溶液滴定至終點,消耗 Na2S2O3溶液15mL.(反應原理:I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6
步驟5:將實驗步驟1~4重復2次.
②該廢水中苯酚的含量為18.8mg/L.
③步驟3若持續(xù)時間較長,則測得的廢水中苯酚的含量偏低.(填“偏高”、“偏低”或“無影響”).

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科目:高中化學 來源: 題型:計算題

11.利多卡因()是一種局部麻醉藥物,可由下列路線合成:
(1)B中含氧官能團的名稱是硝基,D的結構簡式為
(2)A生成B的化學方程式為
(3)由D生成利多卡因的化學反應類型是取代反應.
(4)寫出滿足下列條件的B的一種同分異構體的結構簡式
①能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應    ②苯環(huán)上只有兩個處于對位的取代基③能發(fā)生銀鏡反應
(5)已知:,寫出以苯和乙醇為原料制備 的合成路線流程圖(無機試劑任選).合成路線流程圖示例如下:H2C=CH2$\stackrel{HBr}{→}$CH3CH2Br$→_{△}^{NaOH溶液}$CH3CH2OH.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

18.常溫下,下列各組離子在指定環(huán)境下能大量共存的是( 。
A.pH=1的溶液中:Na+、K+、SO32-、MnO4-
B.pH=7的溶液中:Na+、Al3+、Cl-、SO42-
C.pH>12的溶液中:Na+、K+、SO42-、AlO2-
D.pH=0的溶液中:Na+、K+、NO3-、ClO-

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

8.同周期的四種短周期元素X、Y、Z和W的原子序數(shù)依次遞增,其原子的最外層電子數(shù)之和為18,X和Y的原子序數(shù)比為6:7,X的最高正價是W的最低負價絕對值的2倍.下列說法正確的是(  )
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B.X和W可形成離子化合物
C.X、Y、Z和W都沒有同素異形體
D.Z和W的最高價氧化物對應的水化物都是強酸

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科目:高中化學 來源: 題型:多選題

15.下列有關實驗操作和結論均正確的是( 。
選項操作結論
A配制FeCl2溶液時加入適量的鹽酸抑制Fe2+水解
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A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

7.在一定溫度下,將氣體X和氣體Y 各0.16mol充入10L 恒容密閉容器中,發(fā)生反應X(g)+Y(g)?2Z(g)△H<0,反應過程中測定的數(shù)據(jù)如表( 。
t/min2479
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下列判斷正確的是( 。
A.反應前2min的平均速率v(Z)=2.0×10-3 mol/(L•min)
B.其他條件不變,降低溫度,平衡向正反應方向移動
C.當進行4分鐘時,反應已達平衡狀態(tài)
D.其他條件不變,通過縮小容器體積增大壓強,平衡常數(shù)減小

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

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A.2B.3C.4D.5

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