Question

某校探究學習小組同學用含有少量雜質（主要為少量泥沙、CaCl₂、MgCl₂、Na₂SO₄等）的粗鹽制取“化學純”級的NaCl，實驗前他們設計了如下方案（框圖）．

（1）請寫出操作第④、⑤步所加試劑名稱及第⑥步操作名稱：④

Na₂CO₃溶液

，⑤

鹽酸

，⑥

蒸發

；
（2）沉淀混合物C的化學成分有（用文字和化學式表示）：

CaCO₃、BaCO₃、

；
（3）寫出第⑤步操作中可能發生反應的離子方程式：

CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O，H⁺+OH^-=H₂O

；
（4）如何用最簡單方法檢驗第⑤步實驗是否達到了目的：

用玻璃棒蘸取溶液滴在pH試紙中部，若變紅，說明溶液呈酸性，無OH^-、CO₃^2-存在；若變藍，說明溶液仍呈堿性，有OH^-、CO₃^2-存在，需繼續滴加鹽酸至呈酸性．

；
（5）你認為該設計里哪些步驟調換后不影響實驗結果：

②和③或③和④

；
（6）有同學認為上述實驗設計步驟可以簡化，請你提出簡化的一種設想：

用Ba（OH）₂代替BaCl₂和NaOH，使②③步合并為一步

．

Answer 1

分析：（1）根據操作第④、⑤步所加試劑名稱及第⑥步操作的原理分析，碳酸鈉會除去反應剩余的氯化鋇，離子都形成沉淀，再進行過濾，最后再加入鹽酸除去反應剩余的氫氧根離子和碳酸根離子，最后經蒸發操作得到較純凈的氯化鈉；
（2）根據鎂離子用氫氧根離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀，鈣離子用碳酸根離子沉淀，過濾要放在所有的沉淀操作之后，加碳酸鈉要放在加氯化鋇之后，可以將過量的鋇離子沉淀進行分析解答；
（3）溶液中含有過量的氫氧化鈉、碳酸鈉以及要保留的氯化鈉溶液，可以再加入鹽酸將碳酸鈉和氫氧化鈉除掉；
（4）根據第⑤步實驗的目的進行解答；
（5）先除鎂離子，還是先除硫酸根離子都行，但是加入的碳酸鈉要放在加入的氯化鋇之后；
（6）根據鎂離子用氫氧根離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀進行解答．

解答：解：（1）操作第④步除鈣離子加Na₂CO₃溶液轉化為沉淀，Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，同時碳酸鈉會除去反應剩余的氯化鋇，Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，離子都形成沉淀，再進行過濾，操作第⑤步加入鹽酸除去反應剩余的氫氧根離子和碳酸根離子，最后經蒸發操作得到較純凈的氯化鈉，
故答案為：Na₂CO₃溶液；鹽酸；蒸發；
（2）首先要把粗鹽溶于水形成溶液，然后鎂離子用氫氧根離子沉淀，加入過量的氫氧化鈉可以將鎂離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀，加入過量的氯化鋇可以將硫酸根離子沉淀，至于先除鎂離子，還是先除硫酸根離子都行，鈣離子用碳酸根離子沉淀，除鈣離子加入碳酸鈉轉化為沉淀，Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，但是加入的碳酸鈉要放在加入的氯化鋇之后，這樣碳酸鈉會除去反應剩余的氯化鋇，Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，離子都形成沉淀，再進行過濾，題目中產生沉淀A為泥沙和硫酸鋇；沉淀B為氫氧化鎂；沉淀C為CaCO₃、BaCO₃，
故答案為：CaCO₃、BaCO₃；
（3）在粗鹽中加入過量的氯化鋇、氫氧化鈉和碳酸鈉之后，溶液中含有過量的氫氧化鈉、碳酸鈉以及要保留的氯化鈉溶液，可以再加入鹽酸將碳酸鈉和氫氧化鈉除掉，直到溶液顯中性為止，反應為：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O，NaOH+HCl=NaCl+H₂O，離子方程式為：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O，H⁺+OH^-=H₂O，
故答案為：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O，H⁺+OH^-=H₂O；
（4）第⑤步實驗的目的是除去反應剩余的氫氧根離子和碳酸根離子，所以檢驗第⑤步實驗是否達到了目的，需檢驗OH^-、CO₃^2-存在，方法是：用玻璃棒蘸取溶液滴在pH試紙中部，若變紅，說明溶液呈酸性，無OH^-、CO₃^2-存在；若變藍，說明溶液仍呈堿性，有OH^-、CO₃^2-存在，需繼續滴加鹽酸至呈酸性，
故答案為：用玻璃棒蘸取溶液滴在pH試紙中部，若變紅，說明溶液呈酸性，無OH^-、CO₃^2-存在；若變藍，說明溶液仍呈堿性，有OH^-、CO₃^2-存在，需繼續滴加鹽酸至呈酸性；
（5）先除鎂離子，還是先除硫酸根離子都行，鈣離子用碳酸根離子沉淀，除鈣離子加入碳酸鈉轉化為沉淀，Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，但是加入的碳酸鈉要放在加入的氯化鋇之后，這樣碳酸鈉會除去反應剩余的氯化鋇，
故答案為：②和③或③和④；
（6）根據鎂離子用氫氧根離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀，加入過量的氫氧化鈉可以將鎂離子沉淀，硫酸根離子用BaCl₂沉淀，所以，用Ba（OH）₂代替BaCl₂和NaOH，使②③步合并為一步，
故答案為：用Ba（OH）₂代替BaCl₂和NaOH，使②③步合并為一步．

點評：本題主要考查了在粗鹽提純的過程中所選用除雜和凈化的方法，注意除雜時不僅要能把雜質除掉，還不能引入新雜質，而且方法要簡便易行，題目難度不大．