Question

二十一世纪是海洋开发与利用的世纪，某市规划确立了“蓝色经济”发展战略，海洋化学资源的综合利用将是重点发展领域之一．以下是某研究性学习小组在探究海水综合利用中遇到的问题，请你参与探究：
问题一、海水制镁过程中如何富集镁离子？
甲、乙、丙三位同学各自提出自己的设想：
甲：直接往海水中加入石灰乳．
乙：高温加热蒸发海水后，加入石灰乳．
丙：向晒盐后的卤水中，加入石灰乳．
通过分析比较，你认为

 

的设想最为经济合理（选填“甲”、“乙”或“丙”）．
问题二、粗盐提纯过程中如何除去可溶性杂质？
【查阅资料】粗盐中含有硫酸钠、氯化钙等可溶性杂质．
【设计实验】提纯时，先向粗盐水中加过量的氢氧化钡溶液，目的是

 

 

；再加过量的

 

，

 

，除尽杂质阳离子；滤去沉淀，向滤液中加入

 

，

 

，将溶液的pH调为7，即得到精盐水．
问题三、海水“制碱”的产物成分是什么？
同学们从某企业取回少量碳酸氢钠受热完全分解后的固体样品，为确定其成分，进行了如下探究：
【提出猜想】
甲的猜想：样品中只含有碳酸钠；
乙的猜想：样品中只含有氢氧化钠；
丙的猜想：样品中含有碳酸钠和氢氧化钠．
他们做出上述三种猜想的科学依据是

 

．
【实验、记录与分析】

步骤	实验操作	实验现象	结论
1	取少量样品于试管中，加水完全 溶解，再加入		乙的猜想 不成立
2	取步骤1反应后的溶液于试管中	无明显现象	只有甲的 猜想成立

【实验结论】
海水“制碱”的最终固体产物是碳酸钠．
【数据分析】
在取回的样品中加入200g7.3%的稀盐酸，恰好完全反应，请计算同学们带回了多少克固体样品？（要求有解题过程）

Answer 1

考点：对海洋资源的合理开发与利用,碱的化学性质,氯化钠与粗盐提纯,盐的化学性质,质量守恒定律及其应用,根据化学反应方程式的计算

专题：常见的盐 化学肥料

分析：问题一：从节约原料，方法可行的角度分析即可；
问题二：从除掉杂质时一定不能引入新的杂质，并结合酸碱盐之间的反应规律分析解答；
问题三：依据质量守恒定律的元素守恒规律，猜测产物的情况；从判断溶液中是否具有碳酸根，以及去除溶液中的碳酸根后是否还含有氢氧化钠的角度对问题进行分析即可；
【数据分析】
根据结论可知固体只有碳酸钠，所以根据碳酸钠与盐酸反应的方程式，由已知条件氯化氢的质量计算出碳酸钠的质量．

解答：解：问题一：三种方式中甲需要大量的石灰乳，乙则需要加热消耗能量，只有丙的方式节约原料和能源且可行；
问题二：从除杂的原理出发可知，当粗盐中含有硫酸钠、氯化钙等杂质时一般是先加入过量的氢氧化钡，以除掉溶液中的硫酸根离子（与钡离子结合成硫酸钡沉淀），再加入过量的碳酸钠，以除掉溶液中的钙离子（与碳酸根结合成碳酸钙）和剩余的钡离子（与碳酸根结合成碳酸钡沉淀），此时溶液中的杂质离子是多余的碳酸根离子和氢氧根离子，所以此时加入盐酸调节溶液的pH为7，即可除掉碳酸根离子和氢氧根离子；
问题三：由于化学反应前后元素的种类不变，所以才有以上三种猜测；
丙的猜想不成立，则可检验溶液中是否含有碳酸钠，只要加入氯化钡的溶液并生成白色沉淀（碳酸根离子会与钡离子结合成碳酸钡沉淀），则可说明并不成立；
取上述反应后的溶液继续实验，如果溶液呈碱性则有氢氧化钠的存在，不呈碱性则无氢氧化钠的存在；
【数据分析】设与200g7.3%的稀盐酸恰好完全反应，消耗碳酸钠的质量为X则：
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106     73
x     200g×7.3%
根据：

106

73

=

X

200g×7.3%

解得X=21.2g，所以带回的固体样品质量为21.2g．
故答案为：
问题一、丙；
问题二、
①除尽硫酸钠或除尽硫酸根离子；②碳酸钠；除尽氯化钙和过量的钡离子；③稀盐酸；除去过量的碳酸钠和氢氧根离子；化学反应前后，元素的种类不变（或质量守恒定律）
【实验、记录与分析】

步骤	实验操作	实验现象	结论
1	取少量样品于试管中，加水完全 溶解，再加入过量的氯化钙溶液	生成白色沉淀	乙的猜想 不成立
2	取步骤1反应后的溶液于试管中滴加无色酚酞试液	无明显现象	只有甲的 猜想成立

（其它合理答案也可）
【数据分析】设与200g7.3%的稀盐酸恰好完全反应，消耗碳酸钠的质量为X则：
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106     73
x     200g×7.3%
根据：

106

73

=

X

200g×7.3%

解得X=21.2g，所以带回的固体样品质量为21.2g．

点评：本题属于实验探究题，并通过实验探究来鉴定了物质的组成，既有实验过程的探究，又有结论的探究．解题时首先根据题目的信息和查阅的资料，然后设计实验方案、进行实验，最后得出正确的结论，符合科学探究的基本环节．