Question

柴达木盆地以青藏高原“聚宝盆”之誉蜚声海内外，它有富足得令人惊讶的盐矿资源．液体矿床以钾矿为主，伴生着镁、溴等多种矿产．某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液（富含K⁺、Mg²⁺、Br^-、SO₄^2-、Cl^-等），来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴（Br₂），他们设计了如下流程：

请根据以上流程，回答相关问题：
（1）操作①的名称是：______；操作④需要的玻璃仪器有：______．
（2）参照右图溶解度曲线，固体B的主要成分______
（3）同学甲提出一些新的方案，对上述操作②后无色溶液进行除杂提纯，其方案如下：
（有关资料）

化学式	BaCO3	BaSO4	Ca（OH）2	MgCO3	Mg（OH）2
Ksp	8.1×10一9	1.08×10一10	1.0×10一4	3.5×10一5	1.6×10一11

（设计除杂过程）

（i）若在操作⑤结束后发现溶液B略有浑浊，应采取的措施是______，
（ii）混合液A的主要成分是______ 试剂B的化学式是______ （填化学式）．
（检验除杂效果）
（ⅲ）为检验Mg²⁺、SO₄^2-是否除尽，通常分别取悬浊液A上层清液于两试管中．进行如下实验：
步骤一：检验Mg²⁺是否除尽．向其中一支试管中加入某溶液，如果没有沉淀生成，则表明Mg²⁺已除尽．效果最好的是______（填字母）．
A．K₂ CO₃　　　　 B．KOH　　　　　　 C．CaCl₂
步骤二：检验SO₄^2-是否除尽．向另一支试管中加入BaCl₂溶液，如果无有沉淀生成，则SO₄^2-已除尽．
（获取纯净氯化钾）
（ⅳ）对溶液B加热并不断滴加l mol?L^一1的盐酸溶液，同时用pH试纸检测溶液，直至pH=5时停止加盐酸，得到溶液C．
（ⅴ）将溶液C倒入______　（填仪器名称）中，加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌，直到______，停止加热．
（问题讨论）
（ⅵ）进行操作⑤前，需先加热，使沉淀颗粒增大，便于过滤；该操作中控制溶液pH=12可确保Mg²⁺除尽，根据提供的数据计算，此时溶液B中Mg²⁺物质的量浓度______．

Answer 1

解：（1）由题意知盐湖苦卤的浓缩液中富含Br^-，加入氧化剂生成Br₂单质，易溶于CCl₄，通过萃取将Br₂与溶液分离；分液后的溶液中含有大量的Mg²⁺，可加入KOH溶液和BaCl₂溶液分别生成Mg（OH）₂沉淀和BaSO₄沉淀，然后过滤分离，故操作④为过滤，需要的玻璃仪器有玻璃棒、漏斗、烧杯等，故答案为：萃取；玻璃棒、漏斗、烧杯；
（2）操作④后，溶液主要成分是KCl，降温后KCl的溶解度减小，析出KCL固体，故答案为：KCl；
（3）（ⅰ）操作⑤结束后发现溶液B略有浑浊，说明滤纸破损，应更换滤纸、重新过滤，故答案为：更换滤纸、重新过滤；
（ⅱ）向盐湖苦卤的浓缩液（富含K⁺、Mg²⁺、Br^-、SO₄^2-、Cl^-等）中加入氧化剂和四氯化碳以后，振荡溶液分层，下层是溶有溴的四氯化碳，此时所得的滤液主要含有大量的Mg²⁺、硫酸根离子，可加入KOH溶液和BaCl₂溶液分别生成Mg（OH）₂沉淀和BaSO₄沉淀，加入碳酸钾可以将大量的钡离子除去，故答案为：BaCl₂和KOH；K₂CO₃；
（ⅲ）根据表中数据可知Mg（OH）₂的溶度积较小，加入物质应生成Mg（OH）₂沉淀，并不能引入新的杂质，所以应加入KOH溶液，故答案为：B；
（ⅴ）由溶液得到晶体应用蒸发结晶的操作方法，加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌，直到出现较多晶体，剩余较少水时停止加热，防止过热而导致固体分解而变质，
故答案为：蒸发皿；出现较多晶体，剩余较少水时；
（ⅵ）根据溶度积常数计算，c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=1.6×10^-11，c（Mg²⁺）==1.6×10^-7（mol/L），故答案为：1.6×10^-7mol/L．
分析：（1）由题意知盐湖苦卤的浓缩液中富含Br^-，加入氧化剂生成Br₂单质，易溶于CCl₄，通过萃取将Br₂与溶液分离；分液后的溶液中含有大量的Mg²⁺、硫酸根离子，可加入KOH溶液和BaCl₂溶液分别生成Mg（OH）₂沉淀和BaSO₄沉淀，以此判断分离方法和所使用的仪器；
（2）操作④后，溶液主要成分是KCl，降温后KCl的溶解度减小；
（3）（ⅰ）操作⑤结束后发现溶液B略有浑浊，说明滤纸破损，应更换滤纸、重新过滤；
（ⅱ）盐湖苦卤的浓缩液（富含K⁺、Mg²⁺、Br^-、SO₄^2-、Cl^-等）；
（ⅲ）根据表中数据可知道Mg（OH）₂的溶度积较小，所加入物质应生成Mg（OH）₂沉淀，并不能引入新的杂质；
（ⅴ）由溶液得到晶体应用蒸发结晶的操作方法，加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌，直到出现较多晶体，剩余较少水时停止加热，防止过热而导致固体分解而变质；
（ⅵ）根据溶度积常数计算．
点评：本题以海水中提取氯化镁为背景，考查了物质的分离、提纯的实验方法和基本操作，同时结合简单的实验流程图和溶解度图象，考查了学生基础知识和利用信息解决实际问题的综合应用能力．物质的分离与提纯的实验方法在实验题和化工题中都经常出现，是重要的实验基础知识．