Question

柴达木盆地以青藏高原“聚宝盆”之誉蜚声海内外，它有富足得令人惊讶的盐矿资源．液体矿床以钾矿为主，伴生着镁、溴等多种矿产．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的名称是：    ；
操作④需要的玻璃仪器有：    ．
（2）   
（3）同学甲提出一些新的方案，对上述操作②后
无色溶液进行除杂提纯，其方案如下：
（有关资料）

化学式	BaCO3	BaSO4	Ca SO4	MgCO3	Mg（OH）2
Ksp	8.1×10一9	1.08×10一10	1.9×10一4	3.5×10一5	1.6×10一11

（设计除杂过程）

（i）若在操作⑤结束后发现溶液B略有浑浊，应采取的措施是    ；
（ii）写出混合液a加入到无色溶液中发生的离子反应方程式：      试剂b的化学式是    ．
（检验除杂效果）
（ⅲ）为检验Mg²⁺、SO₄^2-是否除尽，通常分别取悬浊液A上层清液于两试管中．进行如下实验：
步骤一：检验Mg²⁺是否除尽．向其中一支试管中最好加入某溶液X，如果没有沉淀生成，表明Mg²⁺已除尽．
步骤二：检验SO₄^2-是否除尽．向另一支试管中加入某溶液Y，如果没有沉淀生成，则SO₄^2-已除尽．则溶液X、Y分别是    ．
A、K₂CO₃、BaCl₂        B、KOH、BaCl₂        C、Ba（OH）₂、CaCl₂
（获取纯净氯化钾）
（ⅳ）对溶液B加热并不断滴加l mol?L^一1的盐酸溶液，同时用pH试纸检测溶液，直至pH=5时停止加盐酸，得到溶液C．
（ⅴ）将溶液C倒入      （填仪器名称）中，加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌，直到    ，停止加热．
（问题讨论）
（ⅵ）进行操作⑤前，需先加热，使沉淀颗粒增大，便于过滤；该操作中控制溶液pH=12可确保Mg²⁺除尽，根据提供的数据计算，此时溶液B中Mg²⁺物质的量浓度    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）由题意知盐湖苦卤的浓缩液中富含Br^-，加入氧化剂生成Br₂单质，易溶于CCl₄，通过萃取将Br₂与溶液分离；分液后的溶液中含有大量的Mg²⁺，可加入KOH溶液和BaCl₂溶液分别生成
Mg（OH）₂沉淀和BaSO₄沉淀，以此判断分离方法和所使用的仪器；
（2）操作④后，溶液主要成分是KCl，降温后KCl的溶解度减小；
（3）（ⅰ）操作⑤结束后发现溶液B略有浑浊，说明滤纸破损，应更换滤纸、重新过滤；
（ⅱ）物质除杂的原则是“不增、不减、易分、复原”．必须了解各个步骤的目的，才能分清操作顺序，加入过量的KOH溶液是为了除去Mg²⁺，加入过量的BaCl₂溶液是为了除去SO₄^2-；
（ⅲ）根据表中数据可知BaSO₄和Mg（OH）₂的溶度积较小，所加入物质应生成BaSO₄和Mg（OH）₂沉淀，并不能引入新的杂质；
（ⅴ）由溶液得到晶体应用蒸发结晶的操作方法，加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌，直到出现较多晶体，剩余较少水时停止加热，防止过热而导致固体分解而变质；
（ⅵ）根据溶度积常数计算．
解答：解：（1）由题意知盐湖苦卤的浓缩液中富含Br^-，加入氧化剂生成Br₂单质，易溶于CCl₄，通过萃取将Br₂与溶液分离；分液后的溶液中含有大量的Mg²⁺，可加入KOH溶液和BaCl₂溶液分别生成Mg（OH）₂沉淀和BaSO₄沉淀，然后过滤分离，故操作④为过滤，需要的玻璃仪器有玻璃棒、漏斗、烧杯等．
故答案为：萃取；玻璃棒、漏斗、烧杯；    
（2）操作④后，溶液主要成分是KCl，降温后KCl的溶解度减小，析出KCL固体，故答案为：KCl；
（3）（ⅰ）操作⑤结束后发现溶液B略有浑浊，说明滤纸破损，应更换滤纸、重新过滤，故答案为：更换滤纸、重新过滤；
（ⅱ）物质除杂的原则是“不增、不减、易分、复原”．必须了解各个步骤的目的，才能分清操作顺序．加入过量的KOH溶液是为了除去Mg²⁺，加入过量的BaCl₂溶液是为了除去SO₄^2-，加入过量的K₂CO₃溶液是为了除去过量的Ca²⁺和多余的Ba²⁺，然后进行过滤，除去生成的难溶物，最后进行蒸发结晶得到纯净的KCl晶体，
故答案为：Ba²⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓、2OH^-+Mg²⁺═Mg（OH）₂ ↓；K₂CO₃； 
（ⅲ）根据表中数据可知BaSO₄和Mg（OH）₂的溶度积较小，加入物质应生成BaSO₄和Mg（OH）₂沉淀，并不能引入新的杂质，所以应分别加入KOH、BaCl₂溶液，故答案为：B；             
（ⅴ）由溶液得到晶体应用蒸发结晶的操作方法，加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌，直到出现较多晶体，剩余较少水时停止加热，防止过热而导致固体分解而变质，故答案为：蒸发皿；出现较多晶体，剩余较少水时；
（ⅵ）根据溶度积常数计算，c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=1.6×10^-11，c（Mg²⁺）==1.6×10^-7（mol/L），故答案为：1.6×10^-7mol/L．
点评：本题以海水中提取氯化镁为背景，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．