Question

某礦抽出的廢液中含有大量的K⁺、Cl^-、Br^-，還有少量的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-．某研究性學(xué)習(xí)小組所擬取這種廢液來制取較純凈的氯化鉀晶體及液溴（Br₂），他們設(shè)計了如下流程：

可供試劑a、b的選擇試劑：飽和Na₂CO₃溶液、飽和K₂CO₃溶液、KOH溶液、BaCl₂溶液、Ba（NO₃）₂溶液、H₂O₂、KMnO₄（H⁺）溶液、稀HNO₃．
請根據(jù)以上流程，回答相關(guān)問題：
（1）試劑a應(yīng)該選用

 

；
（2）操作①、②、③、④、⑤的名稱是

 

（填字母）．
A．萃取、過濾、分液、過濾、蒸發(fā)結(jié)晶      B．萃取、分液、蒸餾、過濾、蒸發(fā)結(jié)晶
C．分液、萃取、過濾、過濾、蒸發(fā)結(jié)晶      D．萃取、分液、分液、過濾、蒸發(fā)結(jié)晶
（3）除去無色液體I中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-離子，選出C所代表的試劑，按滴加順序依次是

 

（填化學(xué)式）．
（4）調(diào)節(jié)pH的作用是

 

，操作方法是

 

．
（5）操作⑤中用到的瓷質(zhì)儀器名稱是

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：根據(jù)圖示可知，制備流程為：廢液中加入雙氧水，將溴離子氧化成溴單質(zhì)，然后加入四氯化碳后通過萃取、分液分離出溴，通過操作③蒸餾得到四氯化碳和溴單質(zhì)；無色液體Ⅰ中含有K⁺、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，分別加入BaCl₂、K₂CO₃、KOH溶液過濾后得到無色溶液Ⅱ和固體A，再調(diào)節(jié)溶液Ⅱ的pH萃取碳酸根離子、氫氧根離子，得到無色溶液Ⅲ，最后通過蒸發(fā)結(jié)晶獲得氯化鉀固體，
（1）試劑a能將Br^-氧化為Br₂，試劑a應(yīng)具有氧化性；
（2）加入CCl₄的目的是萃取；緊接著萃取后的操作是將有機層與水層分開，叫做分液；從含有溴的CCl₄溶液中分離得到CCl₄和液溴的操作，是將兩種相互混溶的液體進行分離的操作，叫做蒸餾；操作④完成后得到固體A和無色液體I，分離固體和液體的操作是過濾；操作⑤是從溶液中得到能溶解于水的氯化鉀晶體，是蒸發(fā)結(jié)晶；
（3）除去Ca²⁺，選用飽和K₂CO₃溶液；除去Mg²⁺，選用KOH溶液；除去SO₄^2-，選用BaCl₂溶液；
（4）無色液體Ⅱ中還含有雜質(zhì)離子CO₃^2-和OH^-；用pH試紙測定至pH=7；
（5）操作⑤是蒸發(fā)結(jié)晶，需要使用的儀器為坩堝．

解答： 解：制備流程為：廢液中加入雙氧水，將溴離子氧化成溴單質(zhì)，然后加入四氯化碳后通過萃取、分液分離出溴，通過操作③蒸餾得到四氯化碳和溴單質(zhì)；無色液體Ⅰ中含有K⁺、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，分別加入BaCl₂、K₂CO₃、KOH溶液過濾后得到無色溶液Ⅱ和固體A，再調(diào)節(jié)溶液Ⅱ的pH萃取碳酸根離子、氫氧根離子，得到無色溶液Ⅲ，最后通過蒸發(fā)結(jié)晶獲得氯化鉀固體，
（1）由加入的CCl₄及得到的深紅棕色液體知，試劑a能將Br^-氧化為Br₂，試劑a應(yīng)具有氧化性，所以應(yīng)選用H₂O₂溶液，
故答案為：H₂O₂；
（2）由流程圖知，無色液體Ⅰ中含有K⁺、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，無色液體Ⅲ中只含有K⁺、Cl^-，則試劑b的作用是除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-；操作①是萃取，操作②是將互不相溶的兩種液體分開-分液，操作③是將沸點不同、互溶的兩液體分開-蒸餾，操作④是將溶液與沉淀分開-過濾，操作⑤是將KCl從其水溶液中提取出來-結(jié)晶，操作①、②、③、④、⑤的名稱是：萃取、分液、蒸餾、過濾、蒸發(fā)結(jié)晶，則B正確，
故答案為：B；
（3）由于除雜時除雜試劑需過量，且不能引入新雜質(zhì)，所以除去Ca²⁺，選用飽和K₂CO₃溶液；除去Mg²⁺，選用KOH溶液；除去SO₄^2-，選用BaCl₂溶液．而且只要滿足BaCl₂溶液在飽和K₂CO₃溶液之前加入即可，
故答案為：BaCl₂、K₂CO₃、KOH（或KOH、BaCl₂、K₂CO₃或BaCl₂、KOH、K₂CO₃）；
（4）由以上知，無色液體Ⅱ中還含有雜質(zhì)離子CO₃^2-和OH^-，需用鹽酸來除去過量的OH^-及CO₃^2-，調(diào)節(jié)pH=7的操作方法是滴加鹽酸，無氣體產(chǎn)生時，用pH試紙測定至pH=7，
故答案為：除去過量的OH^-及CO₃^2-；滴加稀鹽酸，無氣體產(chǎn)生時，用pH試紙測定至pH=7；
（5）由于操作⑤是蒸發(fā)結(jié)晶，所以該操作用到的瓷質(zhì)儀器是蒸發(fā)皿，
故答案為：蒸發(fā)皿．

點評：本題綜合考查了混合物的分離與提純方法的綜合應(yīng)用，題目難度中等，是考查學(xué)生基本實驗?zāi)芰Φ囊坏篮妙}，注意掌握物質(zhì)分離、提純方法及化學(xué)實驗基本操作方法，明確選擇除雜試劑時不能引入新的雜質(zhì)，過量的試劑需要通過后面的試劑除去．