Question

12．综合利用海水资源是一个重要的研究课题，下面是工业上用海水制备食盐、纯碱、金属镁等物质的一种流程：

完成下列填空
（1）实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、溶解、过滤、蒸发（或蒸发结晶）．
（2）气体Y是CO₂（填化学式），溶液II中发生反应的化学方程式是：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．实验室可用右图装置模拟此制备过程，仪器c的名称干燥管，反应时a管应通入NH₃．
（3）写出由MgCl₂•6H₂O制备无水MgCl₂的操作方法在HCl气流中加热．
（4）为了测定碳酸氢钠中杂质氯元素的含量，先称取a g试样用蒸馏水溶解，再用足量稀硝酸酸化，配成100mL溶液，取出20mL注入锥形瓶中，然后用c mol/LAgNO₃标准溶液滴定Cl^-，K₂CrO₄溶液为指示剂．
已知：常温下K_sp（AgCl）=2×10^-10，K_sp（Ag₂CrO₄）=1.12×10^-12，Ag₂CrO₄为砖红色．
①当Cl^-恰好沉淀完全即溶液中残余c（Cl^-）=1.0×10^-5 mol•L^-1，则此时溶液中的c（CrO₄^2-）=2.8×10^-3mol•L^-1．
②滴定过程中，使用棕色滴定管的原因是防止硝酸银见光分解；当观察到出现砖红色沉淀且在半分钟内不再消失时停止滴定，若此时消耗了AgNO₃标准溶液v mL，则碳酸氢钠样品中杂质氯元素的质量分数表达式为$\frac{cv×1{0}^{-3}×5×35.5}{a}×100%$．
③下列情况会造成实验测定结果偏低的是c．
a．盛放AgNO₃溶液的滴定管水洗后未用标准液润洗
b．滴定管滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失
c．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数．

Answer 1

分析 由流程图可知，海水可用于制取纯碱，也可用于制备金属镁，制备纯碱时，海水经蒸发、提纯得到精盐，溶于水在水中先通入氨气，然后通入二氧化碳气体，可生成溶解度较小的碳酸氢钠，经过滤、洗涤和加热和得到碳酸钠固体；
海水中含有氯化镁，加入石灰水，可生成氢氧化镁沉淀，过滤后在沉淀中加入盐酸可生成氯化镁，经蒸发、结晶和脱水后可得氯化镁，电解熔融的氯化镁可得金属镁，
（1）从溶液中获得晶体，可经蒸发、冷却结晶等操作；
（2）制备纯碱，由于氨气易溶于水，而二氧化碳微溶，应在饱和氯化钠溶液中先通入氨气，然后再通入二氧化碳气体，发生NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（3）从盐类水解的角度分析；
（4）①根据AgCl的Ksp计算c（Ag⁺），然后计算c（CrO₄²；
②滴定时先生成AgCl沉淀，当AgCl全部沉淀时，再生成Ag₂CrO₄砖红色沉淀且半分钟内不再消失，此时可说明达到滴定终点，根据硝酸银的物质的量计算质量分数；
③a．盛放AgNO₃溶液的滴定管水洗后未用标准液润洗，导致硝酸银溶液浓度偏低；
b．滴定管滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失，导致所用体积偏大；
c．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数，导致体积偏小．

解答 解：（1）实验室提纯粗盐的实验操作方法为：取样、溶解、过滤、蒸发、冷却结晶等操作，故答案为：过滤；蒸发（或蒸发结晶）；
（2）制备纯碱，由于氨气易溶于水，而二氧化碳微溶，应在饱和氯化钠溶液中先通入氨气，然后在通入二氧化碳气体，发生NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
如用题给图装置制备，由于氨气易溶于水，为防止倒吸，则a通入氨气，仪器c为干燥管，
故答案为：CO₂；NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；干燥管；NH₃；
（3）如果直接在空气中加热MgCl₂•6H₂O则Mg²⁺会水解的生成Mg（OH）Cl和HCl，通入HCl可以抑制其水解，故答案为：在HCl气流中加热；
（4）①Cl^-恰好沉淀完全即溶液中残余c（Cl^-）=1.0×10^-5 mol•L^-1，c（Ag⁺）=$\frac{Ksp}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{2×1{0}^{-10}}{1.0×1{0}^{-5}}$=2.0×10^-5mol/L，
则此时溶液中的c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp}{{c}^{2}（A{g}^{+}）}$=$\frac{1.12×1{0}^{-12}}{（2.0×1{0}^{-5}）^{2}}$=2.8×10^-3；
故答案为：2.8×10^-3；
②析出沉淀时，AgCl溶液中c（Ag⁺）=$\frac{{K}_{sp}（AgCl）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{1.56×1{0}^{-10}}{0.01}$mol/L=1.56×10^-8mol/L，
Ag₂CrO₄溶液中c（Ag⁺）=$\sqrt{\frac{{K}_{sp}（A{g}_{2}Cr{O}_{4}）}{c（{Cr{O}_{4}}^{2-}）}}$=$\sqrt{\frac{9.0×1{0}^{-12}}{0.01}}$mol/L=3×10^-5，
则滴定时先生成AgCl沉淀，当AgCl全部沉淀时，再生成Ag₂CrO₄砖红色沉淀且半分钟内不再消失，此时可说明达到滴定终点，由于硝酸银见光易分解，应放在棕色滴定管内，
若此时消耗了AgNO₃标准溶液v mL，则n（AgNO₃）=cv×10^-3mol，可知n（Cl^-）=cv×10^-3mol，
因配成100mL溶液，取出20mL注入锥形瓶中，则原样品中含有n（Cl^-）=5cv×10^-3mol，
则质量分数为$\frac{cv×1{0}^{-3}×5×35.5}{a}×100%$，
故答案为：防止硝酸银见光分解；砖红色沉淀且在半分钟内不再消失；$\frac{cv×1{0}^{-3}×5×35.5}{a}×100%$；
③a．盛放AgNO₃溶液的滴定管水洗后未用标准液润洗，导致硝酸银溶液浓度偏低，所用体积偏大，则测定及结果偏高，故a错误；
b．滴定管滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失，导致所用体积偏大，则测定及结果偏高，故b错误；
c．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数，导致体积偏小，则测定结果偏小，故c正确．
故答案为：c．

点评 本题主要考查了粗盐的提纯、候氏制碱、海水中提取Mg的原理以及含量的测定，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握实验的原理和操作方法，难度中等．