Question

19．CaCl₂是一種易溶于水的物質，無法用過濾的方式將其和NaCl分離，經過分析討論，某小組同學在此基礎上繼續設計了如圖實驗：

回答下列問題：
（1）該小組同學的實驗目的是分離NaCl和CaCl₂；
（2）上圖括號內的操作步驟為①過濾②蒸發結晶；
（3）按此實驗方案得到的NaCl固體中肯定含有Na₂CO₃（填化學式）雜質，為了解決這個問題可以向過濾得到的濾液中加入適量的鹽酸（填名稱）．
（4）在某Na⁺濃度為0.3mol•L^-1的某無色澄清溶液中，還可能含有若干種離子：陽離子K⁺、Ag⁺、Ca²⁺、Cu²⁺； 陰離子CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-
現取該溶液100mL，先加入足量稀硝酸，放出標準狀況下0.224L氣體；再加入足量稀Ba （NO₃）₂溶液，有白色沉淀產生，將混合液過濾洗滌干燥得固體2.33g，濾液中滴加硝酸銀溶液無明顯現象．請回答下列問題．
①不能確定是否存在的陰離子是NO₃^-．
②判斷K⁺是否存在的根據根據電荷守恒（2n（CO₃^2-+）+2n（SO₄^2-）=2×0.01mol+2×0.01mol=0.04mol＞n（Na⁺）=0.1×0.3mol，因此溶液中一定含有K⁺；若存在，c（K⁺）的最小濃度為0.1mol/L．
③混合液過濾后洗滌沉淀，檢驗沉淀洗凈的方法是：取最后一次洗滌濾液少許于試管，滴加幾滴Na₂CO₃溶液，如果沒有氣體，也沒有白色沉淀產生，說明已洗凈．

Answer 1

分析 根據反應流程圖分析可知：分離NaCl和CaCl₂兩種固體混合物，可采取溶解后加入過量碳酸鈉溶液，生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，然后通過過濾將碳酸鈣和氯化鈉溶液分離；碳酸鈣和鹽酸發生反應得到氯化鈣溶液，經蒸發可得到氯化鈣固體；由于碳酸鈉過量，所以濾液中的物質有氯化鈉和碳酸鈉，因此要得到純凈的氯化鈉就需要除去碳酸鈉，加入稀鹽酸最合適，碳酸鈉和稀鹽酸生成氯化鈉和水和二氧化碳，鹽酸中的溶質是氯化氫氣體，蒸發時氯化氫揮發出去，蒸發后最后的固體物質是氯化鈉，
（1）流程分析可知實驗目的是分離氯化鈉和氯化鈣混合物；
（2）①是分離固體和溶液的混合物操作為過濾，②是溶液中得到溶質固體，蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌、干燥得到氯化鈣固體；
（3）實驗過程中加入過量的碳酸鈉分析；
（4）在某Na⁺濃度為0.3mol•L^-1的某無色澄清溶液中，還可能含有若干種離子：陽離子K⁺、Ag⁺、Ca²⁺、Cu²⁺； 陰離子CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-，依據溶液為無色溶液，則判斷一定不含有Cu²⁺，現取該溶液100mL，先加入足量稀硝酸，放出標準狀況下0.224L氣體則判斷一定含CO₃^2-，則溶液中一定不含Ag⁺、Ca²⁺，再加入足量稀Ba （NO₃）₂溶液，有白色沉淀產生，將混合液過濾洗滌干燥得固體2.33g判斷為硫酸鋇沉淀物質的量=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，濾液中滴加硝酸銀溶液無明顯現象，說明不含Cl^-，上述分析可知陽離子出中鉀離子根據溶液中電荷守恒分析判斷是否含有，陰離子中硝酸根離子不能確定是否含有，一定含有的離子為：Na⁺、CO₃^2-、SO₄^2-；

解答 解：（1）該小組同學的實驗目的是分離氯化鈉和氯化鈣混合物，
故答案為：分離NaCl 和CaCl₂；
（2）要將得到的碳酸鈣沉淀和和氯化鈉溶液分離，可以采用過濾的方法；得到的無色溶液中含有過量的碳酸鈉、氯化鈉，加入稀鹽酸除去過量的碳酸鈉得到氯化鈉溶液，氯化鈉的溶解度受溫度的影響變化較小，然后采用蒸發結晶的方法得到其晶體；
故答案為：過濾；蒸發結晶；
（3）將此實驗方法分離得到的NaCl，一定會含有雜質，原因是前面加入的碳酸鈉過量沒有除去，正確的設計方案應該是濾液蒸發結晶之前加鹽酸，至不再產生氣體為止，從而消耗掉過量的碳酸鈉，得到純凈的氯化鈉；
故答案為：Na₂CO₃，鹽酸；
（4）在某Na⁺濃度為0.3mol•L^-1的某無色澄清溶液中，還可能含有若干種離子：陽離子K⁺、Ag⁺、Ca²⁺、Cu²⁺； 陰離子CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-，依據溶液為無色溶液，則判斷一定不含有Cu²⁺，現取該溶液100mL，先加入足量稀硝酸，放出標準狀況下0.224L氣體則判斷一定含CO₃^2-，則溶液中一定不含Ag⁺、Ca²⁺，再加入足量稀Ba （NO₃）₂溶液，有白色沉淀產生，將混合液過濾洗滌干燥得固體2.33g判斷為硫酸鋇沉淀物質的量=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，濾液中滴加硝酸銀溶液無明顯現象，說明不含Cl^-，上述分析可知陽離子出中鉀離子根據溶液中電荷守恒分析判斷是否含有，陰離子中硝酸根離子不能確定是否含有，一定含有的離子為：Na⁺、CO₃^2-、SO₄^2-；
①不能確定是否存在的陰離子是NO₃^-，故答案為：NO₃^-；
②根據電荷守恒（2n（CO₃^2-+）+2n（SO₄^2-）=2×0.01 mol+2×0.01 mol=0.04 mol＞n（Na⁺）=0.1×0.3 mol，因此溶液中一定含有K⁺，c（K⁺）的最小濃度為 0.1 mol/L，
故答案為：電荷守恒（2n（CO₃^2-+）+2n（SO₄^2-）=2×0.01 mol+2×0.01 mol=0.04 mol＞n（Na⁺）=0.1×0.3 mol，因此溶液中一定含有K⁺，0.1 mol/L；
③混合液過濾后洗滌沉淀，檢驗沉淀洗凈的方法是檢驗加入的硝酸鋇溶液中鋇離子的存在和碳酸根離子的存在，方法為：取最后一次洗滌濾液少許于試管，滴加幾滴Na₂CO₃溶液，如果沒有氣體，也沒有白色沉淀產生，說明已洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌濾液少許于試管，滴加幾滴Na₂CO₃溶液，如果沒有氣體，也沒有白色沉淀產生，說明已洗凈．

點評 本題考查較綜合，涉及離子共存、離子檢驗及相關物質的量濃度的計算等，注重高頻考點的考查，題目難度中等，把握離子反應反應條件及常見離子的檢驗方法為解答的關鍵，注意電荷守恒判斷K⁺是否存在為解答本題的難點、易錯點．