Question

Ⅰ、镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的．主要步骤如下：

（1）为了使MgSO₄转化为Mg（OH）₂，试剂①可以选用

 

，要使MgSO₄完全转化为沉淀，加入试剂的量应为

 

．
（2）加入试剂①后，能够分离得到Mg（OH）₂沉淀的方法是

 

．
（3）试剂②选用

 

；写出其反应的离子方程式

 

．
（4）无水MgCl₂在熔融状态下，通电后产生镁和氯气，该反应的化学方程式
为

 

．
Ⅱ、某粗盐主要成分为氯化钠，杂质为不溶性泥沙和可溶性的MgCl₂、CaCl₂和Na₂SO₄．某校化学兴趣小组欲探究食盐的精制过程，以该粗盐为原料，设计方案流程如下：

试回答下列问题：
（1）在第①步和第⑤步中都要用到玻璃棒，它们的主要作用分别是

 

、

 

（2）第②步操作的目的是除去粗盐中的

 

（填化学式，下同），第⑥步操作的目的是除去滤液中的

 

、

 

．
（3）第⑤步“过滤”操作中得到沉淀的成分有：泥沙、BaSO₄、Mg（OH）₂、

 

、

 

（填化学式，下同）．
（4）在第⑨步操作中，选择的除杂试剂不能用KOH代替NaOH，理由是

 

．
（5）写出第⑥步涉及的两个化学反应的离子方程式：

 

、

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,海水资源及其综合利用,粗盐提纯

专题：实验设计题

分析：Ⅰ、海水中加入氢氧化钠，将硫酸镁转化成氢氧化镁，氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁，通入蒸发浓缩、洗涤干燥得到干燥的氯化镁，然后电解熔融氯化镁获得金属镁，
（1）为了使MgSO₄转化为Mg（OH）₂，则加入的物质含有氢氧根离子且不阴极新的杂质离子，要使MgSO₄完全转化为沉淀，加入试剂的量应为过量；
（2）分离不溶性固体和溶液的方法是过滤；
（3）盐酸和氢氧化镁反应生成氯化镁；
（4）电解熔融氯化镁生成氯气和镁；
Ⅱ、向溶解的粗盐中加入过量氯化钡溶液除去硫酸根离子，然后加入过量氢氧化钠溶液除去镁离子，再加入过量碳酸钠溶液除去钙离子及过量的钡离子，过滤后向滤液中加热盐酸调节溶液pH，除去过量的碳酸钠、氢氧化钠杂质，最后通过蒸发、结晶、烘干得到纯净的氯化钠，
（1）第①步为粗盐的溶解，第⑤步为过滤，根据玻璃棒在溶解和过滤操作中的作用解答；
（2）氯化钡可以和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，加入盐酸可以除去过量的碳酸钠和氢氧化钠；
（3）难溶物质和溶液的分离采用过滤的方法，根据方案流程判断沉淀的成分；
（4）加入氢氧化钾，引进了杂质钾离子；
（5）加入盐酸中和氢氧化钠和过量的碳酸钠，根据反应实质来书写离子方程式．

解答： 解：Ⅰ、海水中加入氢氧化钠，将硫酸镁转化成氢氧化镁，氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁，通入蒸发浓缩、洗涤干燥得到干燥的氯化镁，然后电解熔融氯化镁获得金属镁，
（1）使MgSO₄转化为Mg（OH）₂，应选择碱，在转化中不引入新的离子，则试剂①选择NaOH，为了使镁离子完全转化，加入试剂①的量应过量，
故答案为：NaOH；过量；
（2）过滤适用于不溶于水的固体和液体，氢氧化镁不溶于水，所以分离得到Mg（OH）₂沉淀的方法是过滤，
故答案为：过滤；
（3）从氢氧化镁到氯化镁，氢氧化镁和盐酸反应得到氯化镁和水，反应的化学方程式为：Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O，所以离子方程式为Mg（OH）₂+2H⁺=Mg²⁺+2H₂O，
故答案为：盐酸；Mg（OH）₂+2H⁺=Mg²⁺+2H₂O；
（4）氯化镁电解为分解反应，产物为镁和氯气，所以电解方程式为：MgCl₂（熔融）

电解  .

Mg+Cl₂↑，
故答案为：MgCl₂（熔融）

电解  .

Mg+Cl₂↑；
Ⅱ、向溶解的粗盐中加入过量氯化钡溶液除去硫酸根离子，然后加入过量氢氧化钠溶液除去镁离子，再加入过量碳酸钠溶液除去钙离子及过量的钡离子，过滤后向滤液中加热盐酸调节溶液pH，除去过量的碳酸钠、氢氧化钠杂质，最后通过蒸发、结晶、烘干得到纯净的氯化钠，
（1）第①步为粗盐的溶解，玻璃棒的作用是搅拌，加速粗盐的溶解；第⑤步为过滤，过滤是将固体和液体进行分离的一种操作，玻璃棒在其中的作用是引流，避免溶液洒落，
故答案为：搅拌；引流；
（2）氯化钡可以和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，步骤②是为了除去硫酸钠；
第⑥步操作加入盐酸，盐酸与氢氧化钠生成氯化钠和水，与碳酸钠生成氯化钠、二氧化碳和水，
故答案为：Na₂SO₄；HCl、Na₂CO₃；
（3）第⑤步“过滤”操作中得到沉淀的成分有：泥沙、BaSO₄、Mg（OH）₂、CaCO₃以及BaCO₃，
故答案为：CaCO₃；BaCO₃；
（4）加入氢氧化钠，可以除去溶液中的氯化镁，发生反应的化学方程式为：MgCl₂+2NaOH═Mg（OH）₂↓+2NaCl，选择的除杂试剂不能用KOH代替NaOH，否则会引入钾离子，
故答案为：会引入新的杂质KCl；
（5）第⑥步加入盐酸，盐酸与氢氧化钠生成氯化钠和水，与碳酸钠生成氯化钠、二氧化碳和水，反应的离子方程式：H⁺+OH^-=H₂O、CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑，
故答案为：H⁺+OH^-=H₂O；CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂↑．

点评：本题考查了物质的分离、提纯方法及基本操作方法的综合应用，题目难度中等，试题知识点较多、综合性较强，涉及粗盐的提纯、海水资源的综合应用等知识，试题充分考查离子形式的分析、理解能力及化学实验能力．