Question

某工业废液中含有大量的K⁺、Cl^-、Br^-，还有少量的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-．若取这种废液来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴（Br₂）可设计如下流程：

可供试剂a、b的选择试剂：饱和Na₂CO₃溶液、饱和K₂CO₃溶液、KOH溶液、BaCl₂溶液、Ba（NO₃）₂溶液、H₂O₂、KMnO₄（H⁺）溶液、稀HNO₃．
（1）试剂a应该选用

 

；
（2）操作①、②、③、④、⑤的名称是

 

（选填字母编号）．
a．萃取、过滤、分液、过滤、蒸发结晶
b．萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶
c．分液、萃取、过滤、过滤、蒸发结晶
d．萃取、分液、分液、过滤、蒸发结晶
（3）除去无色液体I中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-离子，选出b所代表的试剂，按滴加顺序依次是

 

（填写化学式）．
（4）调节pH的作用是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：为制取较纯净的氯化钾晶体及液溴（Br₂），必须加入氧化剂把Br^-氧化成液溴，且不能引入新杂质，以防得不到纯净的氯化钾晶体，生成的含有液溴的溶液通过萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶一系列操作③深红棕色液体Br₂，无色液体Ⅱ通过调节PH值除去过量的OH^-、CO₃^2-得到纯净的氯化钾溶液，经过操作⑤结晶制得氯化钾晶体．
（1）废液中含有Br^-，要转化为Br₂，要加入氧化剂，不能引入新的杂质，所以试剂a是H₂O₂；
（2）加入CCl₄的目的是萃取；紧接着萃取后的操作是将有机层与水层分开，叫做分液；从含有溴的CCl₄溶液中分离得到CCl₄和液溴的操作，是将两种相互混溶的液体进行分离的操作，叫做蒸馏；操作④完成后得到固体A和无色液体I，分离固体和液体的操作是过滤；操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体，是蒸发结晶；
（3）用KOH溶液与Ca²⁺、Mg²⁺反应生成Ca（OH）₂、Mg（OH）₂，除去Mg²⁺和大部分Ca²⁺，用BaCl₂溶液与SO₄^2-反应生成BaSO₄而除去Ba²⁺，最后用饱和的K₂CO₃除去余下的少量Ca²⁺和后来加入的Ba²⁺，此处不能选用Na₂CO₃溶液，否则会引入新的Na⁺，K₂CO₃溶液不能加在BaCl₂溶液前，否则会引入Ba²⁺；
（4）由于加入的KOH、K₂CO₃是过量的，所以要调节PH除去多余的OH^-、CO₃^2-．

解答： 解：为制取较纯净的氯化钾晶体及液溴（Br₂），必须加入氧化剂把Br^-氧化成液溴，且不能引入新杂质，以防得不到纯净的氯化钾晶体，生成的含有液溴的溶液通过萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶一系列操作③深红棕色液体Br₂，无色液体Ⅱ通过调节PH值除去过量的OH^-、CO₃^2-得到纯净的氯化钾溶液，经过操作⑤结晶制得氯化钾晶体，
（1）废液中含有Br^-，要转化为Br₂，要加入氧化剂，不能引入新的杂质，所以试剂a是H₂O₂，故答案为：H₂O₂；
（2）加入CCl₄的目的是萃取；紧接着萃取后的操作是将有机层与水层分开，叫做分液；从含有溴的CCl₄溶液中分离得到CCl₄和液溴的操作，是将两种相互混溶的液体进行分离的操作，叫做蒸馏；操作④完成后得到固体A和无色液体I，分离固体和液体的操作是过滤；操作⑤是从溶液中得到能溶解于水的氯化钾晶体，是蒸发结晶；所以操作①、②、③、④、⑤的名称依次为萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶；故答案为：b；
（3）用KOH溶液与Ca²⁺、Mg²⁺反应生成Ca（OH）₂、Mg（OH）₂，除去Mg²⁺和大部分Ca²⁺，用BaCl₂溶液与SO₄^2-反应生成BaSO₄而除去Ba²⁺，最后用饱和的K₂CO₃除去余下的少量Ca²⁺和后来加入的Ba²⁺，此处不能选用Na₂CO₃溶液，否则会引入新的Na⁺，K₂CO₃溶液不能加在BaCl₂溶液前，否则会引入Ba²⁺，所以所需的试剂按滴加顺序依次为：BaCl₂、KOH、K₂CO₃，故答案为：BaCl₂、KOH、K₂CO₃；
（4）由于加入的KOH、K₂CO₃是过量的，所以要调节PH除去多余的OH^-、CO₃^2-，故答案为：除去过量的OH^-、CO₃^2-．

点评：本题综合考查了高中化学中的混合物的分离与提纯的方法，是考查学生基本实验能力的一道好题，选择除杂试剂时不能引入新的杂质，或过量的试剂，后面要容易除去．