Question

19．某校探究学习小组同学用含有少量杂质（主要为少量泥沙、CaCl₂、MgCl₂、Na₂SO₄等）的粗盐制取“化学纯”级的NaCl，实验前他们设计了如图方案（框图）．

（1）请写出操作第④、⑤步所加试剂名称及第⑥步操作名称：
④Na₂CO₃溶液，⑤盐酸，⑥蒸发；
（2）写出第⑤步操作中可能发生反应的化学方程式：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O，NaOH+HCl=NaCl+H₂O；
（3）如何用最简单方法检验第⑤步实验是否达到了目的：用玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸中部，若变红，说明溶液呈酸性，无OH^-、CO₃^2-存在；若变蓝，说明溶液仍呈碱性，有OH^-、CO₃^2-存在，需继续滴加盐酸至呈酸性；
（4）你认为该设计里哪些步骤调换后不影响实验结果：②和③或③和④；
（5）有同学认为上述实验设计步骤可以简化，请你提出简化的一种设想：用Ba（OH）₂代替BaCl₂和NaOH，使②③步合并为一步．

Answer 1

分析 由流程可知，②中加氯化钡可除去硫酸根离子，③中加NaOH除去镁离子，④中加碳酸钠可除去钡离子、钙离子，过滤后主要为氯化钠和碳酸钠，⑤中加盐酸反应后溶液中溶质为NaCl，然后蒸发结晶得到NaCl，
（1）根据操作第④、⑤步所加试剂名称及第⑥步操作的原理分析，碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡，离子都形成沉淀，再进行过滤，最后再加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子，最后经蒸发操作得到较纯净的氯化钠；
（2）溶液中含有过量的氢氧化钠、碳酸钠以及要保留的氯化钠溶液，可以再加入盐酸将碳酸钠和氢氧化钠除掉；
（3）根据第⑤步实验的目的进行解答；
（4）先除镁离子，还是先除硫酸根离子都行，但是加入的碳酸钠要放在加入的氯化钡之后；
（5）根据镁离子用氢氧根离子沉淀，硫酸根离子用钡离子沉淀进行解答．

解答 解：（1）操作第④步除钙离子加Na₂CO₃溶液转化为沉淀，Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，同时碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡，Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，离子都形成沉淀，再进行过滤，操作第⑤步加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子，最后经蒸发操作得到较纯净的氯化钠，
故答案为：Na₂CO₃溶液；盐酸；蒸发；
（2）在粗盐中加入过量的氯化钡、氢氧化钠和碳酸钠之后，溶液中含有过量的氢氧化钠、碳酸钠以及要保留的氯化钠溶液，可以再加入盐酸将碳酸钠和氢氧化钠除掉，直到溶液显中性为止，反应为：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O，NaOH+HCl=NaCl+H₂O，
故答案为：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O，NaOH+HCl=NaCl+H₂O；
（4）第⑤步实验的目的是除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子，所以检验第⑤步实验是否达到了目的，需检验OH^-、CO₃^2-存在，方法是：用玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸中部，若变红，说明溶液呈酸性，无OH^-、CO₃^2-存在；若变蓝，说明溶液仍呈碱性，有OH^-、CO₃^2-存在，需继续滴加盐酸至呈酸性，
故答案为：用玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸中部，若变红，说明溶液呈酸性，无OH^-、CO₃^2-存在；若变蓝，说明溶液仍呈碱性，有OH^-、CO₃^2-存在，需继续滴加盐酸至呈酸性；
（4）先除镁离子，还是先除硫酸根离子都行，钙离子用碳酸根离子沉淀，除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀，Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，但是加入的碳酸钠要放在加入的氯化钡之后，这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡，
故答案为：②和③或③和④；
（5）根据镁离子用氢氧根离子沉淀，硫酸根离子用钡离子沉淀，加入过量的氢氧化钠可以将镁离子沉淀，硫酸根离子用BaCl₂沉淀，所以，用Ba（OH）₂代替BaCl₂和NaOH，使②③步合并为一步，
故答案为：用Ba（OH）₂代替BaCl₂和NaOH，使②③步合并为一步．

点评 本题主要考查了在粗盐提纯的过程中所选用除杂和净化的方法，注意除杂时不仅要能把杂质除掉，还不能引入新杂质，而且方法要简便易行，题目难度不大．