(2011•山东)实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和B

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  • 解题思路:实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、Br-等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和Br2,应将混合物中的Mg2+、SO42-、Br-等离子除去,根据流程可以看出分别加入氯气将溶液中的Br-氧化溴单质,加入氯化钡除去SO42-,用CaO调节溶液Y的pH,可以除去Mg2+

    (1)单质溴极易溶于有机溶剂,所以可以采用萃取的方法,萃取的主要仪器是分液漏斗;

    (2)分析表中数据可知pH大于11时Mg2+沉淀完全,pH大于12.2时,Ca2+开始沉淀,所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤pH<12.2;除杂时不能引入新的杂质;

    (3)CO2的密度大于空气中的,所以采用向上排空气发收集CO2气体.若采用长颈漏斗时,长颈漏斗的下端必需插入到溶液中,以防止CO2气体从长颈漏斗中挥发出来;

    (4)H2SO3和H2CO3均属于二元酸,要想通过比较二者的pH来验证二者的酸性强弱,必需使二者的浓度相同,但是SO2和CO2气体溶于水后的饱和溶液其浓度显然不相等(因为二者的溶解度不同),所以该实验设计不正确;要检验酸性强弱,可以采用多种方法,例如利用水解原理(酸越弱相应的强碱盐就越易水解),也可以利用较强的酸制取较弱的酸来检验.

    (1)氯气具有强氧化性,通入氯气后可以将溶液中的Br-氧化溴单质,因为单质溴极易溶于有机溶剂,所以可以采用萃取的方法,萃取的主要仪器是分液漏斗.由流程图可知单质溴在下层,因此该有机溶剂的密度要比水的大且不溶于水,所以该试剂是CCl4,故答案为:四氯化碳;分液漏斗;

    (2)由于SO42-会与Ca2+结合形成微溶性的硫酸钙而影响氯化钙的制备,因此必需除去;由表中数据可知pH大于11时Mg2+沉淀完全,pH大于12.2时,Ca2+开始沉淀,所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤pH<12.2;因为不能引入新的杂质,所以酸化溶液Z时,使用的试剂应该为盐酸,故答案为:除去溶液中的SO42-;11.0≤pH<12.2;盐酸;

    (3)实验室制取CO2的特点是固体和液体反应且不需要加热,由于盐酸易挥发,因此在收集之前需要出去挥发出HCl气体,因为CO2的密度大于空气中的,所以采用向上排空气发收集CO2气体.若采用长颈漏斗时,长颈漏斗的下端必须插入到溶液中,以防止CO2气体从长颈漏斗中挥发出来,因此选项b、d正确,故答案为:b、d;

    (4)H2SO3和H2CO3均属于二元酸,要想通过比较二者的pH来验证二者的酸性强弱,必需使二者的浓度相同,但是SO2和CO2气体溶于水后的饱和溶液其浓度显然不相等(因为二者的溶解度不同),所以该实验设计不正确;要检验酸性强弱,可以采用多种方法,例如利用水解原理(酸越弱相应的强碱盐就越易水解),也可以利用较强的酸制取较弱的酸来检验.由于SO2和CO2气体均可以使饱和石灰水变混浊,所以CO2气体在通入饱和石灰水之前必需除去CO2气体中混有的SO2气体,故答案为:

    三种参考方案如下:

    方案一:配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液,用酸度计(或pH试纸)测两溶液的pH.前者的pH小于后者,证明H2SO3酸性强于H2CO3

    方案二:将SO2气体依次通过NaHCO3(Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水.品红溶液不褪色、且澄清石灰水变混浊,证明H2SO3酸性强于H2CO3

    方案三:将CO2气体依次通过NaHSO3(Na2SO3)溶液、品红溶液.品红溶液不褪色,证明H2SO3酸性强于H2CO3

    点评:

    本题考点: 制备实验方案的设计;物质的分离、提纯和除杂;气体发生装置;气体的收集;比较弱酸的相对强弱的实验.

    考点点评: 本题主要考查常见的基本实验操作、仪器的使用、离子的除杂和实验方案设计,综合性强.