Question

食鹽是日常生活的必需品，也是重要的化工原料．
（1）粗食鹽常含有少量K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO^2-₄等雜質離子，實驗室提純NaCl的流程如圖1：

①提純粗鹽的流程中，實驗操作①②③依次為（填操作名稱）操作①

 

，操作②

 

，操作③

 

．
②欲除去溶液I中的Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO^2-₄離子，選出沉淀劑所代表的物質，按滴加順序依次為

 

、

 

、

 

（只填化學式）．
提供試劑：飽和Na₂CO₃溶液、飽和K₂CO₃溶液、NaOH溶液、BaCl₂溶液、Ba（NO₃）₂溶液
（2）如圖2為某溫度下，F(xiàn)e（OH）₃（s）、Mg（OH）₂（s）分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后，改變溶液的pH，金屬陽離子濃度變化情況．據(jù)圖分析：該溫度下，溶度積常數(shù)的關系為：K_sp[Fe（OH）₃]

 

K_sp[Mg（OH）₂]（填：“＞”“=”或“＜”．下同）．b和c兩點的c[H⁺]?c[OH^-]的關系為

 

；由d點到a點可通過

 

方法實現(xiàn)．
（3）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在U型管兩邊各滴入幾滴酚酞試液，如圖3則：
①電解池中的X極上的電極反應式為

 

，在X極附近觀察到的現(xiàn)象是

 

．
②Y電極上的咆極反應式為

 

，檢驗該電極反應產物的方法是

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,電解原理

專題：實驗設計題,電化學專題

分析：（1）①實現(xiàn)固體和液體的分離采用過濾；實現(xiàn)溶質和溶劑水的分離采用蒸發(fā)法；
②把雜質轉化為沉淀或氣體除去，除鈣離子用碳酸根，除鎂離子用氫氧根，除硫酸根用鋇離子．要注意除雜質的順序，后加的試劑最好能把前面先加是過量試劑除掉；
（2）根據(jù)圖象找出可用來比較Fe（OH）₃與Mg（OH）₂溶度積常數(shù)點，根據(jù)水的離子積常數(shù)只受溫度的影響來判斷；
（3）①電解飽和氯化鈉溶液時，由電源可知，X為陰極，Y為陽極，陰極上是氫離子得電子；
②陽極上陰離子失電子生成氯氣，氯氣具有氧化性，能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣�鉀試紙變藍．

解答： 解：（1）提純粗鹽的流程中，先將粗鹽加水溶解，可以得到混合液，過濾，可以將雜質濾去，得到含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO^2-₄離子的氯化鈉溶液，加入相應的試劑，除去雜質離子，過濾，得到氯化鈉的溶液，最后蒸發(fā)掉水，可以得到氯化鈉的固體，
①先將粗鹽加水溶解，可以得到混合液，過濾，可以將雜質濾去，最后得到氯化鈉的溶液后蒸發(fā)掉水，可以得到氯化鈉的固體，故答案為：溶解；過濾；蒸發(fā)；
②除去粗鹽中的可溶性雜質：Mg²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、SO₄^2-時，可以加入過量NaOH（去除鎂離子和鐵離子）：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，F(xiàn)e³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；加入過量BaCl₂（去除硫酸根離子）：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；加入過量Na₂CO₃（去除鈣離子的多余的鋇離子）：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃，碳酸鈉必須加在氯化鋇之后，氫氧化鈉和氯化鋇可以顛倒加入的順序，
故答案為：NaOH；BaCl₂；Na₂CO₃（或是其他合理答案）；
（2）根據(jù)圖象上的點可以知道，當陽離子鐵離子、鎂離子濃度相等時，對應的氫離子濃度的大小關系，結合Ksp（氫氧化鐵）=c（Fe³⁺）?c（OH^-）³，Ksp（氫氧化鎂）=c（Mg²⁺）?c（OH^-）²，所以K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，水的離子積Kw=c[H⁺]?c[OH^-]，只受溫度的影響，b、c溫度相等，所以b和c兩點的c[H⁺]?c[OH^-]是相等的，由d點到a點，pH不變，但是鎂離子濃度增加，可以加入氯化鎂來實現(xiàn)，
故答案為：＜；=；加MgCl₂；
（3）①和電源的負極相連的電極是陰極，該電極上氫離子發(fā)生得電子的還原反應，即2H⁺+2e^-=H₂↑，X電極負極水的電離被破壞，氫氧根離子濃度增大，溶液呈紅色，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；溶液變紅色；
②和電源的正極相連的電極是陽極，該電極上氯離子發(fā)生失電子的氧化反應，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，檢驗氯氣的方法是用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗生成的氣體，氣體能使試紙變藍色，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗生成的氣體，氣體能使試紙變藍色．

點評：本題主要考查了粗鹽提純過程中的除雜、電解原理的分析應用，要注意除雜質的順序以及電極的判斷和電極反應式的書寫，掌握基礎是關鍵，綜合性強，題目難度不大．