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-．某研究性學習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．
請根據以上流程，回答相關問題：
（1）試劑a應該選用

 

；
（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)結晶      B．萃取、分液、蒸餾、過濾、蒸發(fā)結晶
C．分液、萃取、過濾、過濾、蒸發(fā)結晶      D．萃取、分液、分液、過濾、蒸發(fā)結晶
（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

 

（填化學式）．
（4）調節(jié)pH的作用是

 

，操作方法是

 

．
（5）操作⑤中用到的瓷質儀器名稱是

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：根據圖示可知，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⁺、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）試劑a能將Br^-氧化為Br₂，試劑a應具有氧化性；
（2）加入CCl₄的目的是萃��；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中還含有雜質離子CO₃^2-和OH^-；用pH試紙測定至pH=7；
（5）操作⑤是蒸發(fā)結晶，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，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⁺、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，
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-結晶，操作①、②、③、④、⑤的名稱是：萃取、分液、蒸餾、過濾、蒸發(fā)結晶，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，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中還含有雜質離子CO₃^2-和OH^-，需用鹽酸來除去過量的OH^-及CO₃^2-，調節(jié)pH=7的操作方法是滴加鹽酸，無氣體產生時，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，無氣體產生時，用pH試紙測定至pH=7；
（5）由于操作⑤是蒸發(fā)結晶，所以該操作用到的瓷質儀器是蒸發(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用，題目難度中等，是考查學生基本實驗能力的一道好題，注意掌握物質分離、提純方法及化學實驗基本操作方法，明確選擇除雜試劑時不能引入新的雜質，過量的試劑需要通過后面的試劑除去．