Question

实验室以含有Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl₂和Br₂，流程如图1：

（1）操作Ⅰ使用的试剂是

 

，所用主要仪器的名称是

 

．
（2）加入溶液W的目的是

 

．用CaO调节溶液Y的pH，可以除去Mg²⁺．由表中数据可知，理论上可选择的pH最大范围是

 

．酸化溶液Z时，使用的试剂为

 

．

	开始沉淀时的pH	沉淀完全时的pH
Mg2+	9.6	11.0
Ca2+	12.2	c（OH-）=1.8mol?L-1

（3）实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO₂气体，如图2装置中合理的是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,常见气体制备原理及装置选择

专题：实验设计题

分析：实验室以含有Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、Br^-等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl₂和Br₂，应将混合物中的Mg²⁺、SO₄^2-、Br^-等离子除去，根据流程可以看出分别加入氯气将溶液中的Br^-氧化溴单质，加入氯化钡除去SO₄^2-，用CaO调节溶液Y的pH，可以除去Mg²⁺．
（1）单质溴极易溶于有机溶剂，所以可以采用萃取的方法，萃取的主要仪器是分液漏斗；
（2）分析表中数据可知pH大于11时Mg²⁺沉淀完全，pH大于12.2时，Ca²⁺开始沉淀，所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤pH＜12.2；除杂时不能引入新的杂质；
（3）CO₂的密度大于空气中的，所以采用向上排空气发收集CO₂气体．若采用长颈漏斗时，长颈漏斗的下端必需插入到溶液中，以防止CO₂气体从长颈漏斗中挥发出来．

解答： 解：（1）氯气具有强氧化性，通入氯气后可以将溶液中的Br^-氧化溴单质，因为单质溴极易溶于有机溶剂，所以可以采用萃取的方法，萃取的主要仪器是分液漏斗．由流程图可知单质溴在下层，因此该有机溶剂的密度要比水的大且不溶于水，所以该试剂是CCl₄，故答案为：CCl₄；分液漏斗；
（2）由于SO₄^2-会与Ca²⁺结合形成微溶性的硫酸钙而影响氯化钙的制备，因此必需除去；由表中数据可知pH大于11时Mg²⁺沉淀完全，pH大于12.2时，Ca²⁺开始沉淀，所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤pH＜12.2；因为不能引入新的杂质，所以酸化溶液Z时，使用的试剂应该为盐酸，
故答案为：除去溶液中的SO₄^2-；11.0≤pH＜12.2；盐酸；
（3）实验室制取CO₂的特点是固体和液体反应且不需要加热，由于盐酸易挥发，因此在收集之前需要出去挥发出HCl气体，因为CO₂的密度大于空气中的，所以采用向上排空气发收集CO₂气体．若采用长颈漏斗时，长颈漏斗的下端必须插入到溶液中，以防止CO₂气体从长颈漏斗中挥发出来，因此选项b、d正确，故答案为：bd．

点评：本题主要考查常见的基本实验操作、仪器的使用和实验方案设计，综合性强，难度大．