Question

6．目前国内外使用的融雪剂一般有两大类：一类是以醋酸钾为主要成分的有机融雪剂；另一类是以“氯盐”为主要成分的无机融雪剂，如氯化钠、氯化钙、氯化镁等，通称“化冰盐”．某研究性学习小组拟对融雪氯盐（如图称为粗盐）（主要含有氯化钠及不溶性杂质、Mg²⁺、Ca²⁺等）进行回收提纯研究．

化学式	CaCO3	CaSO3	CaC2O4	Mg（OH）2
Ksp	2.8×10-9	6.8×10-8	4.0×10-9	1.8×10-11

该小组设计流程如图：
（1）加入混合液A的主要成分是NaOH、Na₂CO₃  （填化学式）．
（2）为检验溶液B中的Mg²⁺、Ca²⁺，通常分别取少量溶液B于两支试管中，进行如下实验：
步骤一：检验Mg²⁺，向其中一支试管中加入NaOH溶液（填化学式），看是否有沉淀生成．
步骤二：检验Ca²⁺，向另一支试管中加入某溶液，看是否有沉淀生成．下列三种溶液，其沉淀效果最好的是A．
A．0.1mol•L^-1 Na₂CO₃溶液
B．0.1mol•L^-1 Na₂SO₃溶液
C．0.1mol•L^-1 Na₂C₂O₄溶液
（3）在除杂过程中，向粗盐悬浊液中加混合液A时需控制溶液pH=12以确保Mg²⁺除尽，根据提供的数据计算，溶液B中Mg²⁺物质的量浓度将被控制在1.8×10^-7mol•L^-1以下．
（4）对溶液B加热并不断滴加6mol•L^-1的盐酸，同时用pH试纸检测溶液，直至pH=2时停止加盐酸，得到溶液C．该操作的目的是除去NaOH和Na₂CO₃．
（5）溶液C倒入蒸发皿中，加热蒸发并不断搅拌，直到有大量固体析出时停止加热．
（6）足量CaCO₃固体分别加入：①30mL水   ②10mL 0.2mol/LNa₂CO₃溶液   ③50mL 0.01mol/L氯化钙溶液  ④100mL 0.01mol/L盐酸中溶解至溶液饱和．
请确定各溶液中Ca²⁺的浓度由大到小的顺序为：③④①②．

Answer 1

分析 无机融雪剂氯化钠、氯化钙、氯化镁中的镁离子可以用氢氧化钠进行检验，氯化钙可以用碳酸钠来检验，加入相应的试剂后，可以得到氯化钠的溶液；
（1）根据镁离子和钙离子的沉淀条件来选择合适试剂；
（2）检验溶液B中的Mg²⁺、Ca²⁺，根据沉淀看是否有沉淀来检验；
（3）根据氢氧化镁的Ksp=c（Mg²⁺）•c²（OH^-）来计算即可；
（4）根据除杂的原则：能和杂反应同时不引进杂质离子，氢氧化钠和碳酸钠中的阴离子可以用氢离子来除去；
（6）CaCO₃在水中存在溶解平衡，根据选项中的物质中的离子对碳酸钙的溶解是促进还是抑制来分析Ca²⁺的浓度．

解答 解：无机融雪剂氯化钠、氯化钙、氯化镁中的镁离子可以用氢氧化钠进行检验，氯化钙可以用碳酸钠来检验，加入相应的试剂后，可以得到氯化钠的溶液；
（1）氯化镁中的镁离子可以用氢氧化钠进行检验，氯化钙可以用碳酸钠来检验，所以加入混合液A的主要成分是NaOH、Na₂CO₃，
故答案为：NaOH、Na₂CO₃；
（2）镁离子与强碱反应生成沉淀，可以用氢氧化钠检验镁离子，根据沉淀的溶度积数值的大小，数值越小，说明将钙离子沉淀需要的溶液的浓度越小，故效果最好的是碳酸钠溶液，
故答案为：NaOH；A； 
（3）加热能加快沉淀生成，根据氢氧化镁的Ksp=[Mg²⁺][OH^-]²，所以[Mg²⁺]=$\frac{Ksp}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$=$\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1{0}^{-4}}$=1.8×10^-7（ mol•L^-1），
故答案为：1.8×10^-7mol•L^-1；
（4）加热并不断滴加6mol•L^-1的盐酸溶液，可以将溶液中多余的氢氧化钠和碳酸钠除去，
故答案为：除去NaOH和Na₂CO₃；
（6）①CaCO₃加入30mL水中，充分溶解至溶液饱和存在：CaCO₃（s）?Ca²⁺（aq ）+CO₃^2-（aq），则溶液中存在一定浓度的Ca²⁺，但浓度较小；
②将足量CaCO₃加入10mL 0.2mol/L Na₂CO₃溶液中，由于碳酸根离子的浓度较大，抑制碳酸钙的溶解，则Ba²⁺的浓度很小；
③将足量CaCO₃加入50mL 0.01mol/L氯化钙溶液中，氯化钙电离产生0.01mol/LCa²⁺，则Ca²⁺的浓度较大；
④将足量CaCO₃加入100mL0.01mol/L盐酸中，碳酸钙与盐酸反应生成0.005mol/LCa²⁺，则Ca²⁺的浓度较大；
所以Ca²⁺的浓度由大到小的顺序为：③＞④＞①＞②；
故选③④①②，
故答案为：③④①②．

点评 本题是一道关于粗盐的提纯知识的综合实验题，题目难度中等，考查学生分析和解决问题的能力，掌握基础是解题关键．