Question

我國柴達木盆地擁有豐富的鹽礦資源，液體礦床以鉀礦為主，伴生著鎂、溴等多種礦產．工業上取鹽湖苦鹵的濃縮液（富含K⁺、Mg²⁺、Br^-、SO₄^2-、Cl^-等），來制取較純凈的氯化鉀晶體及液溴（Br₂），工業流程如圖1：

請根據以上流程，回答相關問題：
（1）操作①需要的玻璃儀器有

 

．
（2）參照圖2溶解度曲線，有人認為固體B是氯化鉀，有人說是氯化鎂，請說出你的觀點和支撐你觀點的理由：

 

．
（3）同學甲模仿實驗室中粗鹽提純的操作，對上述操作②后無色液體設計了除雜提純實驗方案，也可制得較純凈的氯化鉀晶體．其方案流程如下：

有關資料：

化學式	Ca（OH）2	CaSO4	BaCO3	BaSO4	MgCO3	Mg（OH）2
Ksp	1.0×10一4	7.1×10一5	8.1×10一9	1.08×10一10	3.5×10一5	1.6×10一11

（i）該方案中的無色溶液就是操作②后無色液體，混合液A的主要成分是

 

．（填化學式）有人認為用一種試劑

 

（填化學式）就可以起到混合液A的作用，你的觀點是

 

．
（ii）有同學提出從經濟上考慮可以用石灰乳代替試劑A進行實驗，經討論，其他同學一致認為該提議不可行，他們的理由是

 

．
（ⅲ）實驗過程中，若要確保Mg²⁺完全除盡，用廣泛pH試紙測定溶液的pH應≥

 

．（若離子濃度小于10^-5mol?L^-1可視作已被完全除盡）．
（ⅳ）對溶液B加熱并不斷滴加1 mol?L^一1的鹽酸溶液，同時用pH試紙檢測溶液，直至pH=5時停止加鹽酸，得到溶液C．由溶液C得到固體C的操作名稱是

 

．
（v）工業流程中也可以獲得氯化鎂的溶液，從中可以提取金屬材料鎂．方法是：加熱蒸發氯化鎂的溶液得到MgCl₂?6H₂O，在

 

中加熱使其失去結晶水得到MgCl₂，電解就可以得到金屬鎂．

Answer 1

分析：（1）由題意知鹽湖苦鹵的濃縮液中富含Br^-，加入氧化劑生成Br₂單質，易溶于CCl₄，通過萃取將Br₂與溶液分離；分液后的溶液中含有大量的Mg²⁺，可加入KOH溶液和BaCl₂溶液分別生成Mg（OH）₂沉淀和BaSO₄沉淀，以此判斷分離方法和所使用的儀器；
（2）操作④后，溶液主要成分是KCl，不會是氯化鎂；
（3）（ⅰ）無色溶液就是操作②后無色液體，將鎂離子、硫酸根離子轉化為沉淀，分析加入的A；
（ⅱ）用石灰乳代替試劑A進行實驗，不能使硫酸根離子沉淀完全；
（ⅲ）確保Mg²⁺完全除盡，其濃度最大為10^-5mol?L^-1，結合Ksp計算；
（ⅳ）由溶液得到晶體應用蒸發結晶的操作方法；
（ⅴ）鎂離子水解生成的鹽酸易揮發，從抑制水解的角度解答．

解答：解：（1）由題意知鹽湖苦鹵的濃縮液中富含Br^-，加入氧化劑生成Br₂單質，易溶于CCl₄，通過萃取將Br₂與溶液分離；分液后的溶液中含有大量的Mg²⁺，可加入KOH溶液和BaCl₂溶液分別生成Mg（OH）₂沉淀和BaSO₄沉淀，然后過濾分離，故操作①為萃取，需要的玻璃儀器為分液漏斗，
故答案為：分液漏斗；    
（2）操作④后，溶液主要成分是KCl，固體B是氯化鉀，操作④析出硫酸鎂固體后的濾液中Mg²⁺的濃度較小，所以不會為氯化鎂，
故答案為：固體B是氯化鉀，操作④析出硫酸鎂固體后的濾液中Mg²⁺的濃度較小；
（3）（ⅰ）無色溶液就是操作②后無色液體，將鎂離子、硫酸根離子轉化為沉淀，則A為BaCl₂和KOH，若利用Ba（OH）₂代替A，不如A效果好，原因是Ba（OH）₂用混合液好，因溶液中的Mg²⁺和SO₄^2-的物質的量之比不一定是1：1，可控制所加兩種試劑的量把雜質離子剛好除去，而用Ba（OH）₂可能會浪費試劑，
故答案為：BaCl₂和KOH；Ba（OH）₂；用Ba（OH）₂不如混合液好，因溶液中的Mg²⁺和SO₄^2-的物質的量之比不一定是1：1，可控制所加兩種試劑的量把雜質離子剛好除去，而用Ba（OH）₂可能會浪費試劑；
（ⅱ）用石灰乳代替試劑A進行實驗，CaSO₄的Ksp比BaSO₄大得多，使用石灰乳難以使溶液中的SO₄^2-沉淀完全，
故答案為：CaSO₄的Ksp比BaSO₄大得多，使用石灰乳難以使溶液中的SO₄^2-沉淀完全； 
（ⅲ）確保Mg²⁺完全除盡，其濃度最大為10^-5mol?L^-1，則c（OH^-）=

1.6×10-11 1×10-5

＞0.001mol/L，所以廣泛pH≥12，故答案為：12；             
（ⅳ）直至pH=5時停止加鹽酸，得到溶液C．由溶液C得到固體C的操作名稱，該操作為蒸發結晶，故答案為：蒸發結晶；
（ⅴ）加熱蒸發氯化鎂的溶液得到MgCl₂?6H₂O，為抑制鎂離子水解，在HCl氣流中加熱使其失去結晶水得到MgCl₂，故答案為：HCl氣流．

點評：本題以海水中提取氯化鎂為背景，考查了物質的分離、提純的實驗方法和基本操作，同時結合簡單的實驗流程圖和溶解度圖象，考查了學生基礎知識和利用信息解決實際問題的綜合應用能力．物質的分離與提純的實驗方法在實驗題和化工題中都經常出現，是重要的實驗基礎知識．