Question

7．以含有Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-等離子的鹵水為主要原料可制備金屬鎂和溴．流程如下：

（1）操作Ⅰ的名稱是萃取分液，所用主要玻璃儀器的名稱是分液漏斗、燒杯．
（2）加入Ba²⁺的目的是除去溶液中的SO₄^2-．用CaO調節溶液Y的pH，可以使Mg²⁺沉淀完全．由下表中數據可知，理論上選擇pH范圍是11.0＜PH＜12.2．

	開始沉淀時	沉淀完全時
Mg2+	pH=9.6	pH=11.0
Ca2+	pH=12.2	c（OH-）=1.8mol/L

（3）在空氣中加熱MgCl₂•6H₂O，可以生成Mg（OH）Cl，相應反應的化學方程式是MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）Cl+HCl↑+5H₂O↑．
（4）化肥廠生產銨態氮肥（NH₄）₂SO₄的部分流程如圖：

向裝有CaSO₄懸濁液的沉淀池中先通氨氣，再通CO₂的原因（請從溶解度和平衡移動角度分析）NH₃極易溶于水且溶于水后電離出氫氧根離子，溶液顯堿性，增加了二氧化碳的溶解性，生成了更多的CO₃^2-，CO₃^2-離子交換Ca²⁺形成更難溶的CaCO3，使CaSO4（s）?Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）溶解平衡向右移動，提高（NH₄）₂SO₄的產量．

Answer 1

分析 實驗室以含有Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-等離子的鹵水為主要原料制備Mg和Br₂，應將混合物中Ca²⁺、Cl^-、SO₄^2-等離子除去，根據流程可以看出分別加入氯氣將溶液中的Br^-氧化溴單質，加入氯化鋇除去SO₄^2-，用CaO調節溶液Y的pH，可以得到Mg²⁺離子的沉淀氫氧化鎂，加入試劑Ⅰ為鹽酸溶解氫氧化鎂得到氯化鎂溶液，濃縮蒸發，冷卻結晶得到氯化鎂晶體，脫水得到氯化鎂固體，電解熔融氯化鎂得到金屬鎂，
（1）單質溴極易溶于有機溶劑，所以可以采用萃取分液的方法，萃取的主要儀器是分液漏斗、燒杯；
（2）除雜時不能引入新的雜質，加入氯化鋇除去SO₄^2-，分析表中數據可知pH大于11時Mg²⁺沉淀完全，pH大于12.2時，Ca²⁺開始沉淀，所以理論上可選擇pH最大范圍是11.0＜pH＜12.2；
（3）加熱MgCl₂•6H₂O，生成的是Mg（OH）Cl、HCl、H₂O，據質量守恒配平；
（4）氨水顯堿性，二氧化碳是酸性氣體，保證原料氣的充分利用，要考慮通氣體的先后順序．

解答 解：（1）氯氣具有強氧化性，通入氯氣后可以將溶液中的Br^-氧化溴單質，因為單質溴極易溶于有機溶劑，所以可以采用萃取的方法，萃取的主要儀器是分液漏斗、燒杯，
故答案為：萃取分液；分液漏斗、燒杯；
（2）由于SO₄^2-會與Ca²⁺結合形成微溶性的硫酸鈣而影響氯化鈣的制備，因此必需除去，加入Ba²⁺的目的是除去硫酸根離子；由表中數據可知pH大于11時Mg²⁺沉淀完全，pH大于12.2時，Ca²⁺開始沉淀，所以理論上可選擇pH最大范圍是11.0＜pH＜12.2；
故答案為：除去溶液中的SO₄^2-；11.0＜pH＜12.2；
（3）加熱MgCl₂•6H₂O，生成的是Mg（OH）Cl、HCl、H₂O，方程式為MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）Cl+HCl↑+5H₂O↑，
故答案為：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）Cl+HCl↑+5H₂O↑．
（4）先通入足量NH₃，再通入CO₂的原因是：氨在水中溶解度大，使溶液呈堿性，有利于吸收CO₂，增大c（CO₃^2-），促使CaSO₄轉化為CaCO₃，同時生成（NH₄）₂SO₄；
故答案為：NH₃極易溶于水且溶于水后呈堿性，增加了CO₂的溶解度，生成了大量的CO₃^2-，使CaSO₄（s）?Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）溶解平衡向右移動，提高了（NH₄）₂SO₄的產量．

點評 本題主要考查常見的基本實驗操作、儀器的使用和實驗方案設計，綜合性強，難度中等，建議學生多重視基礎知識的學習，著力提高分析問題、解決問題的能力．