Question

【題目】某廢液中含有 大量 的K+、Cl-、Br-，還有少量的Ca2+、Mg2+、SO42-。某研究性學習小組利用這種廢液來制取較純凈的氯化鉀晶體及液溴，(Br2常溫下是深紅棕色液體），設計了如下的流程圖：

可供選擇的試劑：飽和Na2CO3溶液、飽和K2CO3溶液、KOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、H2O2 溶液(H+)、KMnO4溶液(H+)、鹽酸。請根據(jù)流程圖回答相關問題 ：

(1)若試劑a為H2O2溶液(H+)，已知H2O2+2KBr+2HCl=Br2+2H2O+2KCl，

①發(fā)生反應的離子方程式為：___________。

②每消耗0.2mol H2O2，反應轉移的電子數(shù)為_______mol。

③還原劑和還原產(chǎn)物的物質的量之比是_____________。

(2)操作①②③④⑤對應的名稱分別是：萃取、_________、蒸餾、過濾、__________。蒸餾過程用到下圖裝置的名稱是A____________ B____________。

(3)為了除去無色液體中的Ca2+、Mg2+、SO42-，從可供選則試劑中選擇試劑b所代表的物質，按照滴加的順序依次是_______、_________、_________(填化學式)。

(4)調節(jié)pH=7是為了除去雜質離子_______和________,以提高氯化鉀晶體的純度。

Answer 1

【答案】H2O2+2Br-+2H+=Br2 ↑+2H2O 0.4 2:1 分液 蒸發(fā)結晶 具支燒瓶 冷凝管 BaCl2 KOH K2CO3 OH- CO32-

【解析】

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，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；無色液體Ⅰ中含有K+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-，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)結晶獲得氯化鉀固體；

（1）根據(jù)化學方程式H2O2+2KBr+2HCl=Br2+2H2O+2KCl寫出離子方程式；找到過氧化氫和轉移的電子數(shù)之間的關系，找出還原劑和還原產(chǎn)物的物質的量之比；

（2）加入CCl4的目的是萃�。痪o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)結晶；

（3）除去Ca2+，選用飽和K2CO3溶液；除去Mg2+，選用KOH溶液；除去SO42-，選用BaCl2溶液；

（4）無色液體Ⅱ中還含有雜質離子CO32-和OH-；用pH試紙測定至pH=7。

制備流程為：廢液中加入雙氧水，將溴離子氧化成溴單質,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;無色液體Ⅰ中含有K+、Cl、Ca2+、Mg2+、SO42，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應具有氧化性,所以應選用H2O2溶液，離子方程式為H2O2 +2Br-+2H+=Br2 ↑+2H2O，H2O2中氧的化合價從-1到-2，氧原子個數(shù)為2，全部降低，故1mol H2O2 發(fā)生反應時轉移的電子數(shù)2mol，每消耗0.2mol H2O2 轉移電子的物質的量為0.4mol；還原劑是溴化氫，還原產(chǎn)物為水，它們的物質的量之比為2:1；

(2)由流程圖知，無色液體Ⅰ中含有K+、Cl、Ca2+、Mg2+、SO42，無色液體Ⅲ中只含有K+、Cl，則試劑b的作用是除去Ca2+、Mg2+、SO42；操作①是萃取，操作②是將互不相溶的兩種液體分開，為分液操作，操作③是將沸點不同、互溶的兩液體分開，為蒸餾操作，操作④是將溶液與沉淀分開，為過濾操作，操作⑤是將KCl從其水溶液中提取出來，為蒸發(fā)結晶操作，操作①、②、③、④、⑤的名稱是：萃取、分液、蒸餾、過濾、蒸發(fā)結晶，蒸餾過程A為具支試管，B為冷凝管；

(3)由于除雜時除雜試劑需過量，且不能引入新雜質，所以除去Ca2+，選用飽和K2CO3溶液；除去Mg2+，選用KOH溶液；除去SO42，選用BaCl2溶液。要除去過量的BaCl2，要滿足BaCl2溶液在飽和K2CO3溶液之前加入即可；

(4)由以上知，無色液體Ⅱ中還含有雜質離子CO32和OH，需用鹽酸來除去過量的OH及CO32，調節(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。