人教版 (2019)必修第二冊第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素實(shí)驗(yàn)活動4 用化學(xué)沉淀法去除粗鹽中的雜質(zhì)離子優(yōu)秀導(dǎo)學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br>1．用化學(xué)沉淀法去除粗鹽中的Ca2＋、Mg2＋和SOeq \\al(2－,4)。
2．熟練掌握溶解、過濾、蒸發(fā)等操作，認(rèn)識化學(xué)方法在物質(zhì)分離和提純中的重要作用。
【實(shí)驗(yàn)用品】
1．儀器：托盤天平、藥匙、量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、漏斗、濾紙、蒸發(fā)皿、坩堝鉗、鐵架臺(帶鐵圈)、石棉網(wǎng)(或陶土網(wǎng))、酒精燈、火柴。
2．藥品：粗鹽、蒸餾水、0.1 ml·L－1 BaCl2溶液、20%NaOH溶液、飽和Na2CO3溶液、6 ml·L－1鹽酸、pH試紙。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
1．用托盤天平稱取5.0 g粗鹽，放入100 mL燒杯中，然后加入20 mL水，用玻璃棒攪拌，使粗鹽全部溶解，得到粗鹽水。
2．向粗鹽水中滴加過量的BaCl2溶液(約2～3 mL)，使SOeq \\al(2－,4)與Ba2＋完全反應(yīng)生成BaSO4沉淀，將燒杯靜置。
3．靜置后，沿?zé)谙蛏蠈忧逡褐欣^續(xù)滴加2～3滴BaCl2溶液。若溶液不出現(xiàn)渾濁，則表明SOeq \\al(2－,4)已沉淀完全；若出現(xiàn)渾濁，則應(yīng)繼續(xù)滴加BaCl2溶液，直至SOeq \\al(2－,4)沉淀完全。
4．向粗鹽水中滴加過量的NaOH溶液(約0.25 mL)，使Mg2＋與OH－完全反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀；然后滴加過量的飽和Na2CO3溶液(約2～3 mL)，使Ca2＋、Ba2＋(Ba2＋來自過量的BaCl2溶液)與COeq \\al(2－,3)完全反應(yīng)生成沉淀。
5．用與第3步類似的方法分別檢驗(yàn)Mg2＋、Ca2＋和Ba2＋是否沉淀完全。
6．將燒杯靜置，然后過濾，除去生成的沉淀和不溶性雜質(zhì)。
7．向所得濾液中滴加鹽酸，用玻璃棒攪拌，直到?jīng)]有氣泡冒出，并用pH試紙檢驗(yàn)，使濾液呈中性或微酸性。
8．將濾液倒入蒸發(fā)皿中，用酒精燈加熱，同時用玻璃棒不斷攪拌。當(dāng)蒸發(fā)皿中出現(xiàn)較多固體時，停止加熱，利用蒸發(fā)皿的余熱使濾液蒸干。
9．用坩堝鉗將蒸發(fā)皿夾持到石棉網(wǎng)(或陶土網(wǎng))上冷卻，得到去除了雜質(zhì)離子的精鹽。
【問題和討論】
1．本實(shí)驗(yàn)中加入試劑的順序是什么？按照其他順序加入試劑能否達(dá)到同樣的目的？
答案：本實(shí)驗(yàn)中加入試劑的順序是BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液、鹽酸。按照BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液、鹽酸或NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、鹽酸這兩種順序也可達(dá)到同樣的目的。
2．為什么每次所加的試劑都要略微過量？第7步加入鹽酸的目的是什么？
答案：為了完全除去雜質(zhì)離子，所加試劑要略微過量。第7步加入鹽酸的目的是除去過量的Na2CO3以及中和過量的NaOH。
3．第6步和第7步的操作順序能否顛倒？為什么？
答案：不能顛倒。若顛倒，CaCO3、Mg(OH)2、BaCO3沉淀會溶解在過量的鹽酸中，重新產(chǎn)生可溶性雜質(zhì)，達(dá)不到除雜的目的。
【拓展訓(xùn)練】
1．海鹽經(jīng)溶解、過濾后仍含有可溶性雜質(zhì)Ca2＋、Mg2＋、SOeq \\al(2－,4)，為了得到純凈的NaCl，下列試劑(均過量)的滴加順序及操作順序不合理的是( )
A．BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→過濾→稀鹽酸→蒸發(fā)結(jié)晶
B．Ba(OH)2溶液→Na2CO3溶液→過濾→稀鹽酸→蒸發(fā)結(jié)晶
C．Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過濾→稀鹽酸→蒸發(fā)結(jié)晶
D．BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→過濾→稀鹽酸→蒸發(fā)結(jié)晶
解析：選C。粗鹽提純時，所加的試劑有NaOH溶液(除去Mg2＋)、BaCl2溶液(除去SOeq \\al(2－,4))、Na2CO3溶液(除去Ca2＋和過量的Ba2＋)，過濾后，加入稀鹽酸(除去過量的OH－、COeq \\al(2－,3))，注意Na2CO3溶液一定要在BaCl2溶液之后加入，稀鹽酸在過濾后加入，故A、D項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯誤；加入過量的Ba(OH)2溶液，可除去SOeq \\al(2－,4)、Mg2＋，再加入過量的Na2CO3溶液，除去Ca2＋和過量的Ba2＋，過濾后，向?yàn)V液中加入稀鹽酸，除去過量的OH－和COeq \\al(2－,3)，蒸發(fā)結(jié)晶得到純凈的NaCl，B項(xiàng)正確。
2．粗鹽中除含有泥沙等難溶性雜質(zhì)外，還含有可溶性雜質(zhì)MgCl2、CaCl2和Na2SO4，現(xiàn)欲得到純凈的NaCl晶體，需經(jīng)過多步操作。請回答下列問題：
(1)將粗鹽溶于水，得到懸濁液，為除去難溶性雜質(zhì)，需要選用的玻璃儀器有__________________________________________________________________。
(2)欲除去粗鹽水中的MgCl2、CaCl2和Na2SO4，應(yīng)向該粗鹽水中依次加入NaOH溶液、________(填化學(xué)式，下同)溶液、________溶液，然后過濾；為盡可能除去雜質(zhì)，每次加入的試劑應(yīng)過量。
(3)向(2)所得濾液中滴加________(填名稱)至無氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)的離子方程式為____________________________、_____________________________，再經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到NaCl晶體。
解析：(1)通過過濾除去粗鹽中的難溶性雜質(zhì)，需要用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒。(2)先加入過量的NaOH溶液可使Mg2＋轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀；然后加入過量的BaCl2溶液使SOeq \\al(2－,4)轉(zhuǎn)化為BaSO4沉淀；最后加入過量的Na2CO3溶液，使Ca2＋及過量的Ba2＋轉(zhuǎn)化為CaCO3、BaCO3沉淀，過濾除去沉淀。(3)向(2)所得濾液中滴加稀鹽酸，除去過量的OH－和COeq \\al(2－,3)，反應(yīng)的離子方程式為H＋＋OH－===H2O、2H＋＋COeq \\al(2－,3)===CO2↑＋H2O。
答案：(1)漏斗、燒杯、玻璃棒
(2)BaCl2 Na2CO3
(3)稀鹽酸 H＋＋OH－===H2O 2H＋＋COeq \\al(2－,3)===CO2↑＋H2O
3．海洋經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為拉動我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎，海水的綜合開發(fā)、利用是海洋經(jīng)濟(jì)的一部分，從海水中可提取出多種化工原料，工業(yè)上對海水的幾項(xiàng)綜合利用的示意圖如圖所示。
請回答下列問題：
(1)寫出鎂離子的結(jié)構(gòu)示意圖：_________________。
在反應(yīng)①～⑤中屬于氧化還原反應(yīng)的是________(填序號)。
(2)粗鹽中含有Na2SO4、MgCl2、CaCl2等可溶性雜質(zhì)，為制得純凈的NaCl晶體，操作如下：①溶解；②依次加入過量的BaCl2溶液、NaOH溶液、________溶液；③________；④向?yàn)V液中加適量鹽酸；⑤________。(請補(bǔ)全缺少的實(shí)驗(yàn)步驟或試劑)
(3)某同學(xué)利用反應(yīng)①原理制備氯氣，將200 mL 5.0 ml·L－1 NaCl溶液進(jìn)行電解，則理論上最多可制得標(biāo)準(zhǔn)狀況下氯氣的體積為________L。
(4)實(shí)驗(yàn)室模擬鎂的制取流程時，用11.3 ml·L－1的濃鹽酸配制反應(yīng)③所需要的0.5 ml·L－1稀鹽酸100 mL，需要用量筒量取濃鹽酸________mL，接下來的配制過程除了玻璃棒和燒杯外，還需要用到的玻璃儀器有_________________。
解析：(1)鎂離子的質(zhì)子數(shù)為12，核外電子數(shù)為10，原子核外有2個電子層，則鎂離子的結(jié)構(gòu)示意圖為。反應(yīng)①是電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣，屬于氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)②是溶液中鎂離子與石灰乳反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，屬于非氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)③是氫氧
化鎂與鹽酸發(fā)生中和反應(yīng)，屬于非氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)④是氯化鎂晶體失去結(jié)晶水得到氯化鎂，屬于非氧化還原反應(yīng)；反應(yīng)⑤是電解熔融氯化鎂生成鎂和氯氣，屬于氧化還原反應(yīng)。
(2)粗鹽中含有Na2SO4、MgCl2、CaCl2等可溶性雜質(zhì)，Ca2＋用碳酸鈉溶液除去，Mg2＋用氫氧化鈉溶液除去，SOeq \\al(2－,4)用氯化鋇溶液除去。但由于過量的氯化鋇要用碳酸鈉溶液除去，所以碳酸鈉溶液必須在氯化鋇溶液后面加入，而氫氧化鈉溶液只要在過濾之前加入即可，因此為制得純凈的NaCl晶體，操作如下：①溶解；②依次加入過量的BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液；③過濾；④向?yàn)V液中加適量鹽酸；⑤蒸發(fā)結(jié)晶。
(3)200 mL 5.0 ml·L－1 NaCl溶液中NaCl的物質(zhì)的量為0.2 L×5.0 ml·L－1＝1 ml，由2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up9(電解))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑可知，生成氯氣的物質(zhì)的量為1 ml×eq \f(1,2)＝0.5 ml，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.5 ml×22.4 L·ml－1＝11.2 L。
(4)由于稀釋過程中溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，則需要用量筒量取濃鹽酸的體積為eq \f(100 mL×0.5 ml·L－1,11.3 ml·L－1)≈4.4 mL；用濃鹽酸配制一定物質(zhì)的量濃度的稀鹽酸的一般步驟分別是計算、量取、稀釋、冷卻、轉(zhuǎn)移、洗滌、定容、搖勻等，需要的儀器除了量筒、玻璃棒和燒杯外，還需要用到的玻璃儀器有膠頭滴管、100 mL容量瓶。
答案：(1) ①⑤
(2)Na2CO3 過濾蒸發(fā)結(jié)晶
(3)11.2
(4)4.4 膠頭滴管、100 mL容量瓶