Question

15．從海水中提取試劑級NaCl及回收金屬Mg的工業(yè)流程如圖：
（1）步驟I原理如圖1，在實驗室中完成該步驟所用裝置為（如圖2）中C（填序號）．
（2）某學習小組設計了如圖實驗模擬步驟Ⅱ：

①該實驗中加入Na₂CO₃的作用是除去鈣離子、鋇離子；若向粗鹽溶液中加入的是Na₂CO₃濃溶液，則有難溶的Mg₂（OH）₂CO₃生成，同時有氣體逸出．該反應的離子方程式為2CO₃^2-+2Mg²⁺+H₂O=Mg₂（OH）₂C0₃↓+C0₂↑．
②學習小組發(fā)現(xiàn)上述實驗即使BaCl₂用量不足，第③步沉淀中依然含有少量BaCO₃．試從平衡角度分析加入CO₃^2-使BaSO₄的溶解平衡向溶解方向移動，從而形成BaCO₃．
③在第②步后增加過濾，并從濾渣中得到MgCl₂•6H₂O． 工業(yè)上通過電解獲得Mg的化學方程式為MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；
若720℃時直接將MgCl₂.6H₂O熔融，然后用惰性電極電解，發(fā)現(xiàn)有固體剩余，則該固體可能是MgO（寫化學式）；現(xiàn)有ag濾渣，用上述方法處理回收Mg時產生標準狀況下Cl₂bL，剩余固體為cg．則濾渣中鎂元素的質量分數(shù)為$\frac{\frac{24b}{22.4}+\frac{24c}{40}}{a}$×100%（不必化簡）．

Answer 1

分析 由分離流程可知，步驟I利用太陽能進行海水曬鹽，與蒸發(fā)原理相同，步驟Ⅱ為粗鹽溶解$→_{1}^{BaCl_{2}}$$→_{2}^{NaOH}$$→_{3}^{Na_{2}CO_{3}}$過濾$\stackrel{HCl}{→}$NaCl溶液，①除去硫酸根離子，②除去鎂離子，③除去鈣離子及過量的鋇離子，最后加鹽酸可除去過量的碳酸鈉，注意除雜試劑均過量，以此來解答．

解答 解：（1）步驟I原理為蒸發(fā)，在實驗室中完成該步驟所用裝置為圖2中C（蒸發(fā)），
故答案為：C；
（2）①該實驗中加入Na₂CO₃的作用是除去鈣離子、鋇離子；若向粗鹽溶液中加入的是Na₂CO₃濃溶液，則有難溶的Mg₂（OH）₂C0₃生成，同時有氣體逸出，氣體為C0₂，該反應的離子方程式為2CO₃^2-+2Mg²⁺+H₂O=Mg₂（OH）₂C0₃↓+C0₂↑，
故答案為：除去鈣離子、鋇離子；2CO₃^2-+2Mg²⁺+H₂O=Mg₂（OH）₂C0₃↓+C0₂↑；
②第③步沉淀中依然含有少量BaCO₃，是因為加入CO₃^2-使BaSO₄的溶解平衡向溶解方向移動，從而形成BaCO₃，
故答案為：加入CO₃^2-使BaSO₄的溶解平衡向溶解方向移動，從而形成BaCO₃；
③Mg為活潑金屬，則工業(yè)上通過電解獲得Mg的化學方程式為MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，720℃時直接將MgCl₂.6H₂0熔融，水解生成Mg（OH）₂，然后分解生成固體MgO；濾渣中含MgCl₂•6H₂O，產生標況下Cl₂bL，由MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑可知含Mg為$\frac{bL}{22.4L/mol}$×24g/mol=$\frac{24b}{22.4}$g，剩余固體為cg為MgO的質量，則含Mg為$\frac{24c}{40}$g，則濾渣中鎂元素的質量分數(shù)為$\frac{\frac{24b}{22.4}+\frac{24c}{40}}{a}$×100%，
故答案為：MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，MgO，$\frac{\frac{24b}{22.4}+\frac{24c}{40}}{a}$×100%；

點評 本題以海水資源的利用考查混合物分離提純，為高頻考點，把握流程中的反應及混合物分離方法為解答的關鍵，（2）中電解及計算為解答的難點，題目難度中等．