粗盐中含有 S O _ 4 ^ 2 - , K ^ + ,…——2024 高考化学第 6 题答案解析

2024_上海卷

2024 上海 第 6 题 解答题 区分题
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6. 粗盐中含有 $\mathrm { S O _ { 4 } ^ { 2 - } , K ^ { + } , C a ^ { 2 + } , M g ^ { 2 + } }$ 等杂质离子,实验室按下面的流程进行精制:

已知:KCl和NaCl的溶解度如图所示:

(1)步骤①中 $\mathrm { B a C l } _ { 2 }$ 要稍过量。请描述检验 $\mathrm { B a C l } _ { 2 }$ 是否过量的方法: C

(2)若加 ${ \mathrm { B a C l } } _ { 2 }$ 后不先过滤就加氢氧化钠和碳酸钠,会导致A. $\mathrm { S O } _ { 4 } ^ { 2 - }$ 不能完全去除 B. 消耗更多NaOHC. $\mathrm { B a } ^ { + }$ 不能完全去除 D. 消耗更多 ${ \mathrm { N a } } _ { 2 } { \mathrm { C O } } _ { 3 }$

(3)过滤操作中需要的玻璃仪器。除烧杯和玻璃棒外,还需要A. 分液漏斗 B. 漏斗 C. 容量瓶 D. 蒸发皿

(4)步骤④中用盐酸调节pH 至3\~4,除去的离子有

(5)“一系列操作”是指A. 蒸发至晶膜形成后,趁热过滤 B. 蒸发至晶膜形成后,冷却结晶C. 蒸发至大量晶体析出后,趁热过滤 D. 蒸发至大量晶体析出后,冷却结晶

(6)请用离子方程式表示加入盐酸后发生的反应

另有两种方案选行粗盐提纯。

方案2:向粗盐水中加入石灰乳[主要成分为Ca(OH) ]除去 $\mathrm { M g } ^ { 2 + }$ ,再通入含 $\mathrm { N H } _ { 3 } , \mathrm { C O } _ { 2 }$ 的工业废气除去$\mathrm { C a } ^ { 2 + }$ ;

方案3:向粗盐水中加入石灰乳除去 $\mathrm { M g } ^ { 2 + }$ ,再加入碳酸钠溶液除去 $\mathrm { C a } ^ { 2 + }$

(7)相比于方案 3,方案 2 的优点是

(8)已知粗盐水中 $\mathrm { M g C l } _ { 2 }$ 含量为 $0 . 3 8 \mathrm { g \cdot L ^ { - 1 } }$ $\mathrm { C a C l } _ { 2 }$ 含量为 $1 . 1 1 \mathrm { g \cdot L ^ { - 1 } }$ ,现用方案3提纯10L该粗盐水,求需要加入石灰乳(视为CaO)和碳酸钠的物质的量

参考答案

(1) 取少量该步骤所得的上清液于试管中,再滴入几滴稀硫酸溶液,若溶液未变浑浊,表明 $\mathrm { B a C l } _ { 2 }$ 已过量; (2) AD; (3) B

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【答案】(1)取少量该步骤所得的上清液于试管中,再滴入几滴稀硫酸溶液,若溶液未变浑浊,表明 $\mathrm { B a C l } _ { 2 }$ 已过量 ②AD ③B

$$ \mathrm { O H } ^ { - } \cdot \mathrm { C O } _ { 3 } ^ { 2 - } $$

> ⑥ $\mathrm { H } ^ { + } + \mathrm { O H } ^ { - } = \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } \mathrm { ~ , ~ } 2 \mathrm { H } ^ { + } + \mathrm { C O } _ { 3 } ^ { 2 - } = \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } + \mathrm { C O } _ { 2 }$ ­

(7)提纯粗盐的同时,可变废为宝,将含 $\mathrm { N H } _ { 3 }$ 和 $\mathrm { C O } _ { 2 }$ 的工业废气转化为氮肥,同时减少了废气的排放,有利于保护环境

(8)0.04mol;0.14mol

【解析】

【分析】粗盐中含有 $\mathrm { S O _ { 4 } ^ { 2 - } , K ^ { + } , C a ^ { 2 + } , M g ^ { 2 + } }$ 等杂质离子,加入稍过量的 $\mathrm { B a C l } _ { 2 }$ 溶液,生成 $\mathrm { B a S O _ { 4 } }$ 沉淀,除去 $\mathrm { S O } _ { 4 } ^ { 2 - }$ ,过滤,滤液中加入稍过量NaOH 溶液,生成Mg(OH) 沉淀,除去 $\mathrm { M g } ^ { 2 + }$ ,加入稍过量 $\mathrm { N a } _ { 2 } \mathrm { C O } _ { 3 }$ 溶液,生成 $\mathrm { B a C O } _ { 3 }$ 和 $\mathrm { C a C O } _ { 3 }$ 沉淀,除去 $\mathrm { B a } ^ { 2 + }$ 和 $\mathrm { C a } ^ { 2 + }$ ,过滤,滤液中加入稀盐酸,除去OH<sup>-</sup> 、 $\mathrm { C O } _ { 3 } ^ { 2 - }$ ,经过一系列操作后得到精盐。

【小问 1 详解】

步骤①中若 $\mathrm { B a C l } _ { 2 }$ 过量,则溶液中存在 $\mathrm { B a } ^ { 2 + }$ ,故判断过量的方法是:取少量该步骤所得的上清液于试管中,再滴入几滴稀硫酸溶液,若溶液未变浑浊,表明 $\mathrm { B a C l } _ { 2 }$ 已过量;

【小问2详解】

相同条件下,由于 $\mathrm { B a C O } _ { 3 }$ 和 $\mathrm { B a S O _ { 4 } }$ 的 $\mathrm { K } _ { \mathrm { s p } }$ 较为接近,若加 $\mathrm { B a C l } _ { 2 }$ 后不先过滤就加氢氧化钠和碳酸钠,可能发生沉淀的转化: $\mathrm { B a S O } _ { 4 } ( \mathrm { s } ) + \mathrm { C O } _ { 3 } ^ { 2 - } ( \mathrm { a q } ) \mathrm { B a C O } _ { 3 } ( \mathrm { s } ) + \mathrm { S O } _ { 4 } ^ { 2 - } ( \mathrm { a q } )$ ,使得 $\mathrm { S O } _ { 4 } ^ { 2 - }$ 不能完全去除,且消耗更多的 ${ \bf N a } _ { 2 } { \bf C O } _ { 3 }$ 溶液,故选AD;

【小问 3 详解】

过滤操作中需要的玻璃仪器,除烧杯和玻璃棒外,还需要漏斗,故选B。

小问 4 详解】【

步骤④中用盐酸调节 $\mathsf { p H }$ 至 3\~4,H<sup>+</sup>能与多余的 NaOH 和 $\mathrm { N a } _ { 2 } \mathrm { C O } _ { 3 }$ 反应,除去的离子有:OH<sup>-</sup> 、 $\mathrm { C O } _ { 3 } ^ { 2 - }$ 【小问5详解】

由图可知,KCl的溶解度受温度影响较大,而NaCl的溶解度受温度影响较小,因此先蒸发至大量晶体析出,此时KCl在滤液中,趁热过滤,可得到精盐,故选 $\mathrm { C } ;$

【小问 6 详解】

加入盐酸后,H<sup>+</sup>能与多余的NaOH 和 $\mathrm { N a } _ { 2 } \mathrm { C O } _ { 3 }$ 反应,离子方程式分别为: $\mathrm { H } ^ { + } + \mathrm { O H } ^ { - } = \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O }$

$2 \mathrm { H } ^ { + } + \mathrm { C O } _ { 3 } ^ { 2 - } = \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } + \mathrm { C O } _ { 2 }$ ­ ;

【小问 7 详解】

方案2加入石灰乳[主要成分为 $\mathrm { C a ( O H ) } _ { 2 }$ ]除去 $\mathrm { M g } ^ { 2 + }$ 后,通入含 $\mathrm { N H } _ { 3 } , \mathrm { C O } _ { 2 }$ 的离子方程式为:$\mathrm { C a ^ { 2 + } } + 2 \mathrm { N H _ { 3 } } + \mathrm { C O _ { 2 } } + \mathrm { H _ { 2 } O } = \mathrm { C a C O _ { 3 } } \downarrow + 2 \mathrm { N H _ { 4 } ^ { + } }$ ,相比于方案3,方案2的优点是:提纯粗盐的同时,可变废为宝,将含 $\mathrm { N H } _ { 3 }$ 和 $\mathrm { C O } _ { 2 }$ 的工业废气转化为氮肥,同时减少了废气的排放,有利于保护环境;【小问8详解】

$\mathrm { M g C l } _ { 2 }$ 含量为 $0 . 3 8 \mathrm { g \cdot L ^ { - 1 } }$ ,即 $\mathbf { c } \left( \mathbf { M g C l } _ { 2 } \right) = { \frac { \frac { 0 . 3 8 \mathbf { g } } { 9 5 \mathbf { g } / \mathrm { m o l } } } { 1 \mathbf { L } } } = 0 . 0 0 4 \mathbf { m o l } / \mathrm { L }$ ,由关系式:

$\mathrm { M g C l } _ { 2 } \sim \mathrm { C a } \left( \mathrm { O H } \right) _ { \gamma } \sim \mathrm { C a O }$ 可得,提纯10L该粗盐水,需要加入石灰乳(视为CaO)物质的量为$0 . 0 0 4 \mathrm { m o l } / \mathrm { L } \times 1 0 \mathrm { L } = 0 . 0 4 \mathrm { m o l }$ ;粗盐水中 $\mathrm { C a C l } _ { 2 }$ 含量为 $1 . 1 1 \mathrm { g \cdot L ^ { - 1 } }$ ,即

$\mathsf { c } \left( \mathbf { C a C l } _ { 2 } \right) { = } \frac { \frac { 1 . 1 1 \mathbf { g } } { 1 1 \mathbf { l } \mathbf { g } / \mathbf { m o l } } } { 1 \mathbf { L } } { = } 0 . 0 1 \mathbf { m o l } / \mathrm { L }$ $\mathrm { n } \left( \mathrm { C a } ^ { 2 + } \right) { = } 0 . 0 1 \mathrm { m o l / L } { \times } 1 0 \mathrm { L } { = } 0 . \mathrm { l m o l }$ ,加入石灰乳(视为 $\mathrm { C a O }$ )物质的量为0.04mol,即此时溶液中 $\mathrm { C a } ^ { 2 + }$ 总物质的量为:0.1mol+0.04mol=0.14mol,由关系式: $\mathrm { C a } ^ { 2 + } \sim \mathrm { C O } _ { 3 } ^ { 2 - }$ 可得,需加入 $\mathrm { N a } _ { 2 } \mathrm { C O } _ { 3 }$ 的物质的量为 0.14mol。

三、溴化铝的性质

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