Question

8．已知NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+CO₂↑+H₂O↑．为了将混有硫酸钠、碳酸氢铵的NaCl提纯，并制得纯净的NaCl溶液，某学生设计如下实验方案如图1：
（1）操作①中盛放药品可选用坩埚  （填仪器名称），在加热过程中应不断搅拌 （填操作名称）．
（2）操作③为什么不用硝酸钡溶液，其理由是会引入杂质硝酸根离子．
（3）进行操作③后，如何判断SQUOTE已除尽，方法是干净试管取上层清液少许于试管中，向此试管中滴加BaCl₂溶液，若无沉淀，说明SO₄^2-已除尽．
（4）操作④发生反应的化学方程式BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl．
（5）说明此设计方案不严密之处及正确的方法在操作③时加入的Na₂CO₃溶液煮沸并不能除去，因此在操作④之后应加过量盐酸以除去Na₂CO₃，然后再加热煮沸除去HCl和CO₂．
（6）若将纯净的NaCl溶液得到纯净的NaCl固体，还需的操作为蒸发、干燥．
（7）某研究小组同学得到另一份0.2L粗盐样品溶液，其相关信息如图2，请回答下列问题：
①该混合液中，NaCl的物质的量为0.2 mol，含溶质MgCl₂的质量为9.5 g．
②该混合液中CaCl₂的物质的量为0.1 mol，将该混合液加水稀释至体积为1L，稀释后溶液中Ca²⁺的物质的量浓度为0.1 mol•L^-1．
③向该稀释后的溶液中加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，可得到沉淀0.6 mol．

Answer 1

分析 混有硫酸钠、碳酸氢铵的氯化钠固体，由流程可知，①中发生加热条件下分解反应，分解后的固体溶于水后，与氯化钡反应除去硫酸根离子，再利用碳酸钠除去过量的钡离子，过滤后滤液中含NaCl、碳酸钠，加盐酸除去碳酸钠后溶质为NaCl，蒸发得到纯净的NaCl，以此解答（1）～（6）；
（7）①由图可知，c（Na⁺）=1.0mol/L，c（Mg²⁺）=0.5mol/L，结合n=cV、m=nM计算；
②结合电荷守恒计算c（Ca²⁺），结合n=cV、c=$\frac{n}{V}$计算；
③加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，氯离子转化为AgCl沉淀．

解答 解：混有硫酸钠、碳酸氢铵的氯化钠固体，由流程可知，①中发生加热条件下分解反应，分解后的固体溶于水后，与氯化钡反应除去硫酸根离子，再利用碳酸钠除去过量的钡离子，过滤后滤液中含NaCl、碳酸钠，加盐酸除去碳酸钠后溶质为NaCl，蒸发得到纯净的NaCl，
（1）操作①为加热，盛放药品可选用坩埚，在加热过程中应不断搅拌，加快速率，故答案为：坩埚；搅拌；
（2）用硝酸钡溶液会引入杂质硝酸根离子，难以除去，故答案为：会引入杂质硝酸根离子；
（3）进行操作③后，判断溶液中SO₄^2-已除尽的方法为取③反应后的上层清液再滴加氯化钡，若不生成沉淀，可除尽，
故答案为：用干净试管取上层清液少许于试管中，向此试管中滴加BaCl₂溶液，若无沉淀，说明SO₄^2-已除尽；
（4）操作④发生反应的化学方程式为BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl，故答案为：BaCl₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaCl；
（5）由上述分析可知，此设计方案不严密之处及正确的方法为在操作③时加入的Na₂CO₃溶液煮沸并不能除去，因此在操作④之后应加过量盐酸以除去Na₂CO₃，然后再加热煮沸除去HCl和CO₂，故答案为：在操作③时加入的Na₂CO₃溶液煮沸并不能除去，因此在操作④之后应加过量盐酸以除去Na₂CO₃，然后再加热煮沸除去HCl和CO₂；
（6）溶液得到纯净的NaCl固体，需要蒸发、干燥操作，故答案为：蒸发、干燥；
（7）①由图可知，c（Na⁺）=1.0mol/L，该混合液中，NaCl的物质的量为0.2L×1.0mol/L=0.2mol；c（Mg²⁺）=0.5mol/L，含溶质MgCl₂的质量为0.2L×0.5mol/L×95g/mol=9.5g，故答案为：0.2；9.5；
②由电荷守恒可知2c（Ca²⁺）+c（Na⁺）+2c（Mg²⁺）=c（Cl^-），解得c（Ca²⁺）=$\frac{3.0-1.0-0.5×2}{2}$=0.5mol/L，混合液中CaCl₂的物质的量为0.2L×0.5mol/L=0.1mol，该混合液加水稀释至体积为1L，稀释后溶液中Ca²⁺的物质的量浓度为c=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L，故答案为：0.1；0.1；
③加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，氯离子转化为AgCl沉淀，n（AgCl）=n（Cl^-）=3mol/L×0.2L=0.6mol，故答案为：0.6．

点评 本题考查混合物分离提纯实验方案的设计及计算，为高频考点，把握流程中的化学反应及混合物分离方法为解答的关键，侧重分析与实验能力、推断能力的考查，题目难度不大．