Question

12．綜合利用海水資源是一個重要的研究課題，下面是工業上用海水制備食鹽、純堿、金屬鎂等物質的一種流程：

完成下列填空
（1）實驗室提純粗鹽的實驗操作依次為：取樣、溶解、過濾、蒸發（或蒸發結晶）．
（2）氣體Y是CO₂（填化學式），溶液II中發生反應的化學方程式是：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．實驗室可用右圖裝置模擬此制備過程，儀器c的名稱干燥管，反應時a管應通入NH₃．
（3）寫出由MgCl₂•6H₂O制備無水MgCl₂的操作方法在HCl氣流中加熱．
（4）為了測定碳酸氫鈉中雜質氯元素的含量，先稱取a g試樣用蒸餾水溶解，再用足量稀硝酸酸化，配成100mL溶液，取出20mL注入錐形瓶中，然后用c mol/LAgNO₃標準溶液滴定Cl^-，K₂CrO₄溶液為指示劑．
已知：常溫下K_sp（AgCl）=2×10^-10，K_sp（Ag₂CrO₄）=1.12×10^-12，Ag₂CrO₄為磚紅色．
①當Cl^-恰好沉淀完全即溶液中殘余c（Cl^-）=1.0×10^-5 mol•L^-1，則此時溶液中的c（CrO₄^2-）=2.8×10^-3mol•L^-1．
②滴定過程中，使用棕色滴定管的原因是防止硝酸銀見光分解；當觀察到出現磚紅色沉淀且在半分鐘內不再消失時停止滴定，若此時消耗了AgNO₃標準溶液v mL，則碳酸氫鈉樣品中雜質氯元素的質量分數表達式為$\frac{cv×1{0}^{-3}×5×35.5}{a}×100%$．
③下列情況會造成實驗測定結果偏低的是c．
a．盛放AgNO₃溶液的滴定管水洗后未用標準液潤洗
b．滴定管滴定前尖嘴部分有氣泡，滴定后消失
c．滴定前仰視讀數，滴定后俯視讀數．

Answer 1

分析 由流程圖可知，海水可用于制取純堿，也可用于制備金屬鎂，制備純堿時，海水經蒸發、提純得到精鹽，溶于水在水中先通入氨氣，然后通入二氧化碳氣體，可生成溶解度較小的碳酸氫鈉，經過濾、洗滌和加熱和得到碳酸鈉固體；
海水中含有氯化鎂，加入石灰水，可生成氫氧化鎂沉淀，過濾后在沉淀中加入鹽酸可生成氯化鎂，經蒸發、結晶和脫水后可得氯化鎂，電解熔融的氯化鎂可得金屬鎂，
（1）從溶液中獲得晶體，可經蒸發、冷卻結晶等操作；
（2）制備純堿，由于氨氣易溶于水，而二氧化碳微溶，應在飽和氯化鈉溶液中先通入氨氣，然后再通入二氧化碳氣體，發生NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（3）從鹽類水解的角度分析；
（4）①根據AgCl的Ksp計算c（Ag⁺），然后計算c（CrO₄²；
②滴定時先生成AgCl沉淀，當AgCl全部沉淀時，再生成Ag₂CrO₄磚紅色沉淀且半分鐘內不再消失，此時可說明達到滴定終點，根據硝酸銀的物質的量計算質量分數；
③a．盛放AgNO₃溶液的滴定管水洗后未用標準液潤洗，導致硝酸銀溶液濃度偏低；
b．滴定管滴定前尖嘴部分有氣泡，滴定后消失，導致所用體積偏大；
c．滴定前仰視讀數，滴定后俯視讀數，導致體積偏小．

解答 解：（1）實驗室提純粗鹽的實驗操作方法為：取樣、溶解、過濾、蒸發、冷卻結晶等操作，故答案為：過濾；蒸發（或蒸發結晶）；
（2）制備純堿，由于氨氣易溶于水，而二氧化碳微溶，應在飽和氯化鈉溶液中先通入氨氣，然后在通入二氧化碳氣體，發生NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
如用題給圖裝置制備，由于氨氣易溶于水，為防止倒吸，則a通入氨氣，儀器c為干燥管，
故答案為：CO₂；NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；干燥管；NH₃；
（3）如果直接在空氣中加熱MgCl₂•6H₂O則Mg²⁺會水解的生成Mg（OH）Cl和HCl，通入HCl可以抑制其水解，故答案為：在HCl氣流中加熱；
（4）①Cl^-恰好沉淀完全即溶液中殘余c（Cl^-）=1.0×10^-5 mol•L^-1，c（Ag⁺）=$\frac{Ksp}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{2×1{0}^{-10}}{1.0×1{0}^{-5}}$=2.0×10^-5mol/L，
則此時溶液中的c（CrO₄^2-）=$\frac{Ksp}{{c}^{2}（A{g}^{+}）}$=$\frac{1.12×1{0}^{-12}}{（2.0×1{0}^{-5}）^{2}}$=2.8×10^-3；
故答案為：2.8×10^-3；
②析出沉淀時，AgCl溶液中c（Ag⁺）=$\frac{{K}_{sp}（AgCl）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{1.56×1{0}^{-10}}{0.01}$mol/L=1.56×10^-8mol/L，
Ag₂CrO₄溶液中c（Ag⁺）=$\sqrt{\frac{{K}_{sp}（A{g}_{2}Cr{O}_{4}）}{c（{Cr{O}_{4}}^{2-}）}}$=$\sqrt{\frac{9.0×1{0}^{-12}}{0.01}}$mol/L=3×10^-5，
則滴定時先生成AgCl沉淀，當AgCl全部沉淀時，再生成Ag₂CrO₄磚紅色沉淀且半分鐘內不再消失，此時可說明達到滴定終點，由于硝酸銀見光易分解，應放在棕色滴定管內，
若此時消耗了AgNO₃標準溶液v mL，則n（AgNO₃）=cv×10^-3mol，可知n（Cl^-）=cv×10^-3mol，
因配成100mL溶液，取出20mL注入錐形瓶中，則原樣品中含有n（Cl^-）=5cv×10^-3mol，
則質量分數為$\frac{cv×1{0}^{-3}×5×35.5}{a}×100%$，
故答案為：防止硝酸銀見光分解；磚紅色沉淀且在半分鐘內不再消失；$\frac{cv×1{0}^{-3}×5×35.5}{a}×100%$；
③a．盛放AgNO₃溶液的滴定管水洗后未用標準液潤洗，導致硝酸銀溶液濃度偏低，所用體積偏大，則測定及結果偏高，故a錯誤；
b．滴定管滴定前尖嘴部分有氣泡，滴定后消失，導致所用體積偏大，則測定及結果偏高，故b錯誤；
c．滴定前仰視讀數，滴定后俯視讀數，導致體積偏小，則測定結果偏小，故c正確．
故答案為：c．

點評 本題主要考查了粗鹽的提純、候氏制堿、海水中提取Mg的原理以及含量的測定，為高頻考點，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，注意把握實驗的原理和操作方法，難度中等．