Question

食鹽是日常生活的必需品，也是重要的化工原料．
Ⅰ粗食鹽常含有少量K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質離子，實驗室提純NaCl的流程如下：

提供的試劑：飽和Na₂CO₃溶液、飽和K₂CO₃溶液、NaOH溶液、BaCl₂溶液、Ba（NO₃）₂溶液、75%乙醇四氯化碳、冷水
①欲除去溶液Ⅰ中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-離子，選出a所代表的試劑，按滴加順序依次為

 

（只填化學式）．
②洗滌除去NaCl晶體表面附帶的少量KCl，選用的試劑為

 

．
③在整個實驗過程中，下列實驗裝置不可能用到的是

 

（填序號）．

④有關資料

化學式	CaCO3	CaSO4	Ca（OH）2	MgCO3	Mg（OH）2
Ksp	2.8×10-9	9.1×10-6	1.0×10-4	3.5×10-5	1.6×10-11

溶液Ⅰ中加入試劑a，只要控制溶液pH=12可確保Mg²⁺除盡，根據(jù)提供的數(shù)據(jù)計算，此時濾液中Mg²⁺物質的量濃度將被控制在

 

以下．
Ⅱ我國化學工程專家侯德榜創(chuàng)立的侯氏制堿法，食鹽是其中的主要原料．實驗室根據(jù)侯氏制堿法并參考下表數(shù)據(jù)，制備純堿的主要步驟是：將配置好的NaCl飽和溶液倒入燒杯中加熱，控制一定溫度范圍，攪拌下分批加入研細的NH₄HCO₃固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30min，靜置、過濾得晶體NaHCO₃．用少量蒸餾水洗滌除去雜質，抽干后，轉入蒸發(fā)皿中，灼燒2h，制得Na₂CO₃固體．
四種鹽在不同溫度下的溶解度表（g/100g水）

	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0
NH4HCO3	11.9	15.8	21.0	27.0
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4

溫度高于35℃，NH₄HCO₃會有分解請回答：該反應的方程式：

 

．操作過程中反應溫度控制在30℃＜t＜

 

，為控制此溫度范圍，采取的加熱方式為

 

．
Ⅲ電解飽和食鹽水的裝置如圖所示，若收集的H₂為2L，則同樣條件下收集的Cl₂

 

（填“＞”、“=”或“＜”）2L，原因是

 

．裝置改進后，可用于制備NaOH溶液，若測定溶液中NaOH的濃度，常用的方法為

 

．裝置b口出來氣體的檢驗方法：

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,電解原理

專題：實驗設計題,電化學專題

分析：Ⅰ、①把雜質轉化為沉淀或氣體除去，除鈣離子用碳酸根離子，除鎂離子、鐵離子用氫氧根離子，除硫酸根離子用鋇離子，要注意除雜質的順序，后加的試劑最好能把前面先加的過量試劑除掉；
②氯化鈉晶體中混有氯化鉀，必須洗滌，可以根據(jù)乙醇的性質來回答；
③依據(jù)粗鹽提純實驗過程分析實驗儀器；
④依據(jù)溶度積計算；
Ⅱ、將配置好的NaCl飽和溶液倒入燒杯中加熱，控制一定溫度范圍，攪拌下分批加入研細的NH₄HCO₃固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30min，靜置、過濾得晶體NaHCO₃．；溫度高于35℃，NH₄HCO₃會有分解，結合溶解度和分解溫度分析溫度選擇；
Ⅲ、根據(jù)電解飽和食鹽水時的產物以及氯氣和氫氧化鈉的反應來回答；根據(jù)酸堿中和滴定測定酸堿的濃度；根據(jù)檢驗氯氣的方法進行分析．

解答： 解：Ⅰ、①除去粗鹽中的可溶性雜質：Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-時，可以加入過量NaOH（去除鎂離子和鐵離子）：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，F(xiàn)e³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；加入過量BaCl₂（去除硫酸根離子）：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；加入過量Na₂CO₃（去除鈣離子的多余的鋇離子）：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃，碳酸鈉必須加在氯化鋇之后，
故答案為：BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃（或NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃或BaCl₂、Na₂CO₃、NaOH）；
②粗鹽中含有鉀離子，所以氯化鈉晶體中混有氯化鉀，必須進行洗滌，氯化鈉不溶于乙醇，可用乙醇沖洗固體表面的氯化鉀，這樣可以減少晶體的損失，
故答案為：75%乙醇；
③粗鹽提純是通過滴加溶液，過濾，蒸發(fā)結晶得到氯化鈉，
A、是固體加熱熔融，故A不符合；
B、裝置圖是過濾裝置，分離不溶性雜質，故B符合；
C、是蒸餾裝置，粗鹽提取需要加熱濃縮結晶得到，不需蒸餾，故C不符合；
D、溶液蒸發(fā)裝置，可以蒸發(fā)氯化鈉溶液得到氯化鈉晶體，故D符合；
故答案為：AC．
④控制溶液pH=12可確保Mg²⁺除盡，c（H⁺）=10^-12mol/L，c（OH^-）=10^-2mol/L，Ksp=c（Mg²⁺）c²（OH^-）=1.6×10^-11，c（Mg²⁺）=1.6×10^-7 mol?L^-1；
故答案為：1.6×10^-7 mol?L^-1；
Ⅱ、將配置好的NaCl飽和溶液倒入燒杯中加熱，控制一定溫度范圍，攪拌下分批加入研細的NH₄HCO₃固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30min，靜置、過濾得晶體NaHCO₃；反應的化學方程式為：NaCl+NH₄HCO₃=NaHCO₃↓+NH₄Cl；溫度高于35℃，NH₄HCO₃會有分解，控制溫度低于35°C，低于100°C的溫度控制需要用水浴加熱；
故答案為：NaCl+NH₄HCO₃=NaHCO₃↓+NH₄Cl；35℃；水浴加熱；
Ⅲ、電解飽和食鹽水的反應：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，在陰級區(qū)內產生的Cl₂能與該區(qū)生成的NaOH反應NaCl、NaClO和H₂O，使得部分的Cl₂被消耗，所以同樣條件下收集到的Cl₂小于2L；一般利用酸堿中和滴定測定氫氧化鈉溶液的濃度；裝置b口出來氣體是氯氣，氯氣的檢驗方法是：用濕潤的KI淀粉試紙放在陽極區(qū)氣體中，試紙變藍色，證明有氯氣生成，
故答案為：＜；電解生成的氯氣與電解生成的NaOH發(fā)生了反應，Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O；酸堿中和滴定；用濕潤的KI淀粉試紙放在陽極區(qū)氣體中，試紙變藍色，證明有氯氣生成．

點評：本題考查了物質分離提純方法的分析應用，電極原理的理解判斷，溶度積常數(shù)計算分析，掌握數(shù)據(jù)處理方法和題干信息是解題關鍵，題目難度中等．