Question

16．以干海帶為原料提取碘單質(zhì)和氯化鉀的過(guò)程主要分三步：
完成下列填空：
（1）步驟一：灼燒干海帶，使其灰化后用熱水浸泡、過(guò)濾，制得原料液，含有氯化鉀等物質(zhì)．實(shí)驗(yàn)室灼燒海帶應(yīng)放在坩堝（填寫儀器名稱）中加熱，選用熱水而不是冷水浸泡海帶灰的目的是加快溶解速率．
（2）步驟二：原料液經(jīng)結(jié)晶過(guò)濾分離出氯化鉀后，向?yàn)V液中通適量氯氣氧化I^-，制得富碘溶液．實(shí)驗(yàn)室模擬氧化過(guò)程的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．

裝置中A部分用于制取氯氣，實(shí)驗(yàn)室制取氯氣通常有兩種方案：一是在強(qiáng)酸性條件下用氧化劑氧化Cl^-；二是電解法．限用圖D中的儀器（支撐儀器、導(dǎo)管、導(dǎo)線、石墨棒和橡皮塞除外），能實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)是bc（選填編號(hào)）．
a．2NaCl（s）+MnO₂+2H₂SO₄（濃）$\stackrel{△}{→}$MnSO₄+Cl₂↑+Na₂SO₄+2H₂O
b．2KMnO₄+16HCl（濃）→2MnCl₂+2KCl+5Cl₂↑+8H₂O
c．2NaCl+2H₂O$\stackrel{通電}{→}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑
d．4HCl（濃）+MnO₂$\stackrel{△}{→}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
廣口瓶B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-．裝置C中NaOH的作用是吸收未反應(yīng)的氯氣，防止污染．
（3）步驟三：取100mL B中富碘溶液，按如下流程分離碘單質(zhì)．

萃取Ⅱ和酸化過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)分別是：
3I₂+6OH^-→5I^-+IO₃^-+3H₂O；
5I^-+IO₃^-+6H⁺→3I₂+3H₂O；
萃取劑X應(yīng)選擇c（選填編號(hào)）．
a．100mL苯b．10mL乙醇c．10mLCCl₄d．10mL己烯
實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行萃取操作的儀器是分液漏斗．操作Ⅰ的名稱是過(guò)濾．
（4）分離出的KCl樣品中常含有少量NaCl和K₂CO₃等物質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)用沉淀法測(cè)定氯化鉀樣品中K₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
①要用到的化學(xué)試劑是BaCl₂或CaCl₂（填寫化學(xué)式）；
②要測(cè)定的物理量是樣品質(zhì)量和干燥沉淀質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）灼燒固體應(yīng)選擇坩堝來(lái)加熱灼燒，溫度升高物質(zhì)溶解度增大，熱水能加快物質(zhì)溶解的速度；
（2）氯氣制備一是在強(qiáng)酸性條件下用氧化劑氧化Cl^-，實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)是常溫下發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，據(jù)此選擇實(shí)現(xiàn)此條件下的反應(yīng)，二是電解法．限用圖D中的儀器是電解飽和食鹽水得到氯氣，原料液經(jīng)結(jié)晶過(guò)濾分離出氯化鉀后，向?yàn)V液中通適量氯氣氧化I^-，制得富碘溶液，過(guò)量的氯氣不能直接排放到空氣中，用裝置C中氫氧化鈉溶液吸收避免污染；
（3）萃取是一種常用的分離液-液混合物的方法，它是利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里溶解度的不同（溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度要大于在原溶劑中的溶解度），用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一溶劑所組成的溶液里提取出來(lái)的操作，分液是把互不相溶的兩種液體分開的操作，一般分液都是與萃取配合使用的；取100mL B中富碘溶液，加入萃取劑X分液得到含碘單質(zhì)的有機(jī)萃取劑，分液后加入氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)3I₂+6OH^-→5I^-+IO₃^-+3H₂O，分液得到有機(jī)萃取劑重新利用，吸收碘單質(zhì)的氫氧化鈉溶液中加入硫酸酸化，發(fā)生反應(yīng)5I^-+IO₃^-+6H⁺→3I₂+3H₂O，操作Ⅰ后得到碘單質(zhì)固體，說(shuō)明操作Ⅰ為過(guò)濾；
（4）氯化鉀樣品中含K₂CO₃，測(cè)定K₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需要加入試劑沉淀碳酸根離子且不引入新的雜質(zhì)，測(cè)定樣品質(zhì)量和生成沉淀質(zhì)量，依據(jù)元素守恒計(jì)算碳酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答 解：（1）灼燒干海帶，使其灰化后用熱水浸泡、過(guò)濾，制得原料液，含有氯化鉀等物質(zhì)．實(shí)驗(yàn)室灼燒海帶應(yīng)放在坩堝中加熱，選用熱水而不是冷水浸泡海帶灰的目的是加快溶解速率，
故答案為：坩堝，加快溶解速率；
（2）氯氣制備方法：一是在強(qiáng)酸性條件下用氧化劑氧化Cl^-，實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)是常溫下發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，據(jù)此選擇實(shí)現(xiàn)此條件下的反應(yīng)，二是電解法．限用圖D中的儀器是電解飽和食鹽水得到氯氣，
a．2NaCl（s）+MnO₂+2H₂SO₄（濃）$\stackrel{△}{→}$MnSO₄+Cl₂↑+Na₂SO₄+2H₂O，反應(yīng)需要加熱，故a錯(cuò)誤；
b．2KMnO₄+16HCl（濃）→2MnCl₂+2KCl+5Cl₂↑+8H₂O，此反應(yīng)不需要加熱常溫下發(fā)生反應(yīng)生成氯氣，故b正確；
c．2NaCl+2H₂O$\stackrel{通電}{→}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，反應(yīng)是通電電解氯化鈉溶液，是工業(yè)氯堿工業(yè)原理，故C正確；
d．4HCl（濃）+MnO₂$\stackrel{△}{→}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，反應(yīng)需要加熱反應(yīng)，故d錯(cuò)誤；
原料液經(jīng)結(jié)晶過(guò)濾分離出氯化鉀后，向?yàn)V液中通適量氯氣氧化I^-，制得富碘溶液，廣口瓶B中是發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是 Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，過(guò)量的氯氣不能直接排放到空氣中，用裝置C中氫氧化鈉溶液吸收，避免污染，
故答案為：bc，Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，吸收未反應(yīng)的氯氣，防止污染；
（3）萃取劑X應(yīng)選擇不溶于水的有機(jī)溶劑且碘單質(zhì)在其中溶解性大，
a．苯不溶于水，碘單質(zhì)在苯中溶解性大，但100mL苯的體積和溶液體積相同，萃取碘單質(zhì)后濃度小，試劑浪費(fèi)，故a錯(cuò)誤；
b．10mL乙醇和水溶液混溶，不能分層，不能做萃取劑，故b錯(cuò)誤；
c．10mLCCl₄ 和水溶液不溶，能分層且碘單質(zhì)在其中溶解性大，可以做萃取劑，故c正確；
d．10mL己烯和碘單質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng)，不能做萃取劑，故d錯(cuò)誤；
故選c，
取100mL B中富碘溶液，加入萃取劑X分液得到含碘單質(zhì)的有機(jī)萃取劑，依據(jù)萃取原理可知，萃取劑X應(yīng)選擇不溶于水的有機(jī)溶劑且碘單質(zhì)在其中溶解性大，萃取分液需要的儀器是分液漏斗，燒杯，分液后加入氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)3I₂+6OH^-→5I^-+IO₃^-+3H₂O，分液得到有機(jī)萃取劑重新利用，吸收碘單質(zhì)的氫氧化鈉溶液中加入硫酸酸化，發(fā)生反應(yīng)5I^-+IO₃^-+6H⁺→3I₂+3H₂O，操作Ⅰ后得到碘單質(zhì)固體，說(shuō)明操作Ⅰ為過(guò)濾；
故答案為：c，分液漏斗，過(guò)濾；
（4）用沉淀法測(cè)定氯化鉀樣品中K₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，稱量一定質(zhì)量的樣品，在燒杯中溶解，加入過(guò)量BaCl₂或CaCl₂溶液，沉淀碳酸根離子生成沉淀，過(guò)濾得到沉淀，洗滌、干燥，稱量沉淀質(zhì)量，計(jì)算沉淀物質(zhì)的量，結(jié)合碳元素守恒，計(jì)算碳酸鉀質(zhì)量，進(jìn)而得到碳酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
①要用到的化學(xué)試劑是BaCl₂或CaCl₂，
故答案為：BaCl₂或CaCl₂；
②要測(cè)定的物理量是需要測(cè)定樣品質(zhì)量和干燥沉淀質(zhì)量，
故答案為：樣品質(zhì)量和干燥沉淀質(zhì)量；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了海水資源的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)基本操作，氯氣制備方法和裝置選擇，物質(zhì)的提純分離試驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)，注意萃取分液實(shí)驗(yàn)原理和操作的理解應(yīng)用，題目難度中等．