Question

6．为除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下（用于沉淀的试剂稍过量）
称取粗盐$→_{①}^{溶解}$$→_{②}^{BaCl_{2}}$$→_{④}^{Na_{2}CO_{3}}$$→_{⑤}^{（）}$滤液$→_{⑥}^{适量盐酸}$$→_{⑦}^{蒸发、结晶、烘干}$精盐
称取粗盐滤液精盐 称取粗盐①②③④⑤⑥⑦蒸发、结晶、烘干 溶解  BaCl2   Na2CO3NaOH适量盐酸
（1）判断BaCl₂已过量的方法
（1）判断BaCl₂已过量的方法是取第②步后的上层清液1～2滴于点滴板上（或取少量上层清液于试管中），再滴入1～2滴BaCl₂溶液，若溶液未变浑浊，则表明BaCl₂已过量（合理答案皆可）．
（2）第④步中，写出相应的离子方程式：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓； Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓；
（3）在中填写所使用除杂试剂的化学式NaOH，在⑤中的操作名称是过滤．
（4）从实验设计方案优化的角度分析步骤②和④可否颠倒否（填“是”或“否”，如果“否”，请说明理由．）原因是：过量的BaCl₂必须要用Na₂CO₃除去，步骤复杂；步骤③和④可否颠倒是．
（5）若先用盐酸再进行操作⑤，将对实验结果产生影响，其原因是：会有部分沉淀溶解，从而影响制得精盐的纯度．

Answer 1

分析 由流程可知，①溶解，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，⑤过滤，过滤后主要为氯化钠和碳酸钠，⑥中加盐酸反应后溶液中溶质为NaCl，然后蒸发结晶⑦烘干得到NaCl．
（1）钡离子除去硫酸根离子，钡离子过量，再加氯化钡不会生成沉淀；
（2）加入过量的Na₂CO₃去除钙离子的多余的钡离子，形成碳酸钡、碳酸钙沉淀；
（3）③中加NaOH除去镁离子，④中加碳酸钠可除去钡离子、钙离子，得到氢氧化镁、碳酸钙、碳酸钡沉淀，通过⑤过滤，达到固液分离；
（4）除去钙离子用碳酸钠、除去镁离子用氢氧化钠、除去硫酸根离子用氯化钡，过滤后用盐酸除去过量的氢氧根离子、碳酸根离子，碳酸钠必须放在氯化钡溶液之后，据此判断；
（5）碳酸钡、碳酸钙、氢氧化镁溶于盐酸，先用盐酸再进行操作⑤，影响制得精盐的纯度．

解答 解：（1）BaCl₂已过量，则再加氯化钡不会生成沉淀，则实验方法为用试管取少量第②步操作后的上层清液1～2滴于点滴板上（或取少量上层清液于试管中），再滴入1～2滴BaCl₂溶液，若溶液未变浑浊，则表明BaCl₂已过量（合理答案皆可），
故答案为：取第②步后的上层清液1～2滴于点滴板上（或取少量上层清液于试管中），再滴入1～2滴BaCl₂溶液，若溶液未变浑浊，则表明BaCl₂已过量（合理答案皆可）；
（2）粗盐的提纯中，加入碳酸钠的作用是除去杂质离子钙离子以及过量的钡离子，反应的方程式为：CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl，BaCl₂+Na₂CO₃=BaCO₃↓+2NaCl，反应的实质是：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓；Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，
故答案为：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓；Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓；
（3）由流程可知，①溶解，②中加氯化钡可除去硫酸根离子，③中加NaOH除去镁离子Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，④中加碳酸钠可除去钡离子、钙离子，⑤过滤，过滤后主要为氯化钠和碳酸钠，⑥中加盐酸反应后溶液中溶质为NaCl，然后蒸发结晶⑦烘干得到NaCl，
故答案为：NaOH  ⑤过滤；
 （4）除去粗盐中的可溶性杂质：Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-时，可以加入过量NaOH（去除镁离子）：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，加入过量BaCl₂（去除硫酸根离子）：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；加入过量Na₂CO₃（去除钙离子的多余的钡离子）：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，最后加适量盐酸，盐酸与过量NaOH溶液和过量Na₂CO₃溶液发生反应，离子方程式为：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑，从而除掉过量的OH^-、CO₃^2-；碳酸钠必须加在氯化钡之后，否则过量的钡离子无法除去，所以步骤②和④不可以颠倒，至于先除镁离子、还是先除钙离子，无先后，所以步骤③和④可颠倒，
故答案为：否；过量的BaCl₂必须要用Na₂CO₃除去，步骤复杂； 是；
（5）⑤过滤除掉碳酸钡、碳酸钙、氢氧化镁、硫酸钡沉淀，过滤后主要为氯化钠和碳酸钠，若先用盐酸再进行操作⑤，碳酸钡、碳酸钙、氢氧化镁溶于盐酸，从而影响制得精盐的纯度，
故答案为：会有部分沉淀溶解，从而影响制得精盐的纯度．

点评 本题主要考查了粗盐提纯实验，为高频考查点，侧重于学生的分析和实验能力的考查，综合性强，要注意除杂质选取和添加的先后顺序，注意相关基础知识的积累，题目难度中等．