Question

某矿抽出的废液中含有大量的K⁺、Cl^-、Br^-，还有少量的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-．某研究性学习小组所拟取这种废液来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴（Br₂），他们设计了如下流程：

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．
请根据以上流程，回答相关问题：
（1）试剂a应该选用

 

；
（2）操作①、②、③、④、⑤的名称是

 

（填字母）．
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C所代表的试剂，按滴加顺序依次是

 

（填化学式）．
（4）调节pH的作用是

 

，操作方法是

 

．
（5）操作⑤中用到的瓷质仪器名称是

 

．

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：根据图示可知，制备流程为：废液中加入双氧水，将溴离子氧化成溴单质，然后加入四氯化碳后通过萃取、分液分离出溴，通过操作③蒸馏得到四氯化碳和溴单质；无色液体Ⅰ中含有K⁺、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，分别加入BaCl₂、K₂CO₃、KOH溶液过滤后得到无色溶液Ⅱ和固体A，再调节溶液Ⅱ的pH萃取碳酸根离子、氢氧根离子，得到无色溶液Ⅲ，最后通过蒸发结晶获得氯化钾固体，
（1）试剂a能将Br^-氧化为Br₂，试剂a应具有氧化性；
（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）除去Ca²⁺，选用饱和K₂CO₃溶液；除去Mg²⁺，选用KOH溶液；除去SO₄^2-，选用BaCl₂溶液；
（4）无色液体Ⅱ中还含有杂质离子CO₃^2-和OH^-；用pH试纸测定至pH=7；
（5）操作⑤是蒸发结晶，需要使用的仪器为坩埚．

解答： 解：制备流程为：废液中加入双氧水，将溴离子氧化成溴单质，然后加入四氯化碳后通过萃取、分液分离出溴，通过操作③蒸馏得到四氯化碳和溴单质；无色液体Ⅰ中含有K⁺、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，分别加入BaCl₂、K₂CO₃、KOH溶液过滤后得到无色溶液Ⅱ和固体A，再调节溶液Ⅱ的pH萃取碳酸根离子、氢氧根离子，得到无色溶液Ⅲ，最后通过蒸发结晶获得氯化钾固体，
（1）由加入的CCl₄及得到的深红棕色液体知，试剂a能将Br^-氧化为Br₂，试剂a应具有氧化性，所以应选用H₂O₂溶液，
故答案为：H₂O₂；
（2）由流程图知，无色液体Ⅰ中含有K⁺、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，无色液体Ⅲ中只含有K⁺、Cl^-，则试剂b的作用是除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-；操作①是萃取，操作②是将互不相溶的两种液体分开-分液，操作③是将沸点不同、互溶的两液体分开-蒸馏，操作④是将溶液与沉淀分开-过滤，操作⑤是将KCl从其水溶液中提取出来-结晶，操作①、②、③、④、⑤的名称是：萃取、分液、蒸馏、过滤、蒸发结晶，则B正确，
故答案为：B；
（3）由于除杂时除杂试剂需过量，且不能引入新杂质，所以除去Ca²⁺，选用饱和K₂CO₃溶液；除去Mg²⁺，选用KOH溶液；除去SO₄^2-，选用BaCl₂溶液．而且只要满足BaCl₂溶液在饱和K₂CO₃溶液之前加入即可，
故答案为：BaCl₂、K₂CO₃、KOH（或KOH、BaCl₂、K₂CO₃或BaCl₂、KOH、K₂CO₃）；
（4）由以上知，无色液体Ⅱ中还含有杂质离子CO₃^2-和OH^-，需用盐酸来除去过量的OH^-及CO₃^2-，调节pH=7的操作方法是滴加盐酸，无气体产生时，用pH试纸测定至pH=7，
故答案为：除去过量的OH^-及CO₃^2-；滴加稀盐酸，无气体产生时，用pH试纸测定至pH=7；
（5）由于操作⑤是蒸发结晶，所以该操作用到的瓷质仪器是蒸发皿，
故答案为：蒸发皿．

点评：本题综合考查了混合物的分离与提纯方法的综合应用，题目难度中等，是考查学生基本实验能力的一道好题，注意掌握物质分离、提纯方法及化学实验基本操作方法，明确选择除杂试剂时不能引入新的杂质，过量的试剂需要通过后面的试剂除去．