Question

食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料．
（1）粗食盐常含有少量K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等杂质离子，实验室提纯NaCl的流程如下：

提供的试剂：饱和Na₂CO₃溶液   饱和K₂CO₃溶液  NaOH溶液   BaCl₂溶液   Ba（NO₃）₂溶液
①欲除去溶液Ⅰ中的Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-离子，选出A所代表的试剂，按滴加顺序依次为______（只填化学式）．
②加盐酸的目的是（用离子方程式表示）______．
（2）某化学小组拟采用如下装置（夹持和加热仪器已略去）电解饱和食盐水，并用电解产生的H₂还原CuO粉末来测定Cu的相对原子质量，同时验证氯气的氧化性．

①写出甲中反应的化学方程式______ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

Answer 1

【答案】分析：（1）根据镁离子和铁离子会与氢氧根离子和碳酸根离子生成沉淀，钙离子会与碳酸根离子生成沉淀，硫酸根离子会与钡离子生成沉淀，加入盐酸可以除去过量的碳酸钠和氢氧化钠等进行分析；
（2）①电解饱和食盐水，Cl^-在阳极失电子产生氯气，H⁺在阴极得电子产生氢气，H⁺不断得到电子，结果溶液里OH^-的数目相对地增多了，因而阴极附近形成了氢氧化钠的溶液．电解饱和食盐水的总的化学方程式可以表示如下：2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂+Cl₂↑；
②A为阴极，产生的氢气通入E试剂中干燥，再通入CuO粉末来测定Cu的相对原子质量；B为阳极，产生的氯气通入X试剂验证氯气的氧化性；
③试剂X为了验证氯气的氧化性，可选择具有还原性的物质，且反应现象明显；丙装置中Y试剂是为了吸收氢气中的水，减少误差；
④选方案一的数据进行计算时，主要考虑U型管也可能吸收空气中的CO₂或澄清石灰水也可能未吸收完生成的CO₂两方面原因会导致测定Cu的相对原子质量偏大或偏小；
选用了方案二数据进行计算是利用反应前后CuO中氧元素的减少量和实验前准确称取CuO的质量为wg中氧元素的质量相等，求得Cu的相对原子质量．
解答：解：（1）①加入过量的氢氧化钠可以除去镁离子和铁离子，加入适量的盐酸可以除去反应剩余的氢氧化钠和碳酸钠，加入适量的碳酸钠可以除去钙离子和反应剩余的氯化钡，加入氯化钡可以除去硫酸根离子，欲除去Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-离子，先加入过量BaCl₂溶液，与SO₄^2-发生反应，生成BaSO₄沉淀；再加过量NaOH溶液，与Mg²⁺和Fe³⁺发生反应，生成Mg（OH）₂沉淀、Fe（OH）₃沉淀，最后加入过量Na₂CO₃溶液，与Ca²⁺发生反应，生成CaCO₃沉淀，与过量BaCl₂的反应生成生成BaCO₃沉淀；所以滴加的顺序为：BaCl₂溶液，NaOH溶液，Na₂CO₃溶液；
②加适量盐酸，与①中过量NaOH溶液和过量Na₂CO₃溶液发生反应，生成氯化钠、水和二氧化碳气体，离子方程式为：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑；
（1）①在食盐水里氯化钠完全电离，水分子是微弱电离的，因而存在着Na⁺、H⁺、Cl^-、OH^-四种离子．
当接通直流电原后，带负电的OH^-和Cl^-移向阳极，带正电的Na⁺和H⁺移向阴极．
在这样的电解条件下，
在阳极，Cl^-比OH^-容易失去电子被氧化成氯原子，氯原子两两结合成氯分子放出．
2Cl^--2e^-=Cl₂↑（氧化反应），
在阴极，H+比Na+容易得到电子，因而H+不断从阴极获得电子被还原为氢原子，氢原子两两结合成氢分子从阴极放出．
2H⁺+2e^-=H₂↑ （还原反应），
由于H⁺在阴极上不断得到电子而生成氢气放出，破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离成H⁺和OH^-，H⁺又不断得到电子，结果溶液里OH^-的数目相对地增多了，因而阴极附近形成了氢氧化钠的溶液．电解饱和食盐水的总的化学方程式可以表示如下：2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
②A为阴极，产生的氢气中含有水蒸气，通入Y试剂中进行干燥，再通入CuO粉末来测定Cu的相对原子质量，减少误差；B为阳极，产生的氯气通入X试剂中验证氯气的氧化性；所以A连E，B连C；
③试剂X为了验证氯气的氧化性，可选择具有还原性的物质，且反应现象明显，可选择淀粉碘化钾溶液，通入氯气，溶液由无色变为蓝色，说明氯气与碘化钾反应生成碘，氯气为氧化剂，表现氧化性；电解饱和食盐水产生的氢气中含有水蒸气，会影响铜的相对原子质量的测定，需进行干燥，丙装置中Y试剂是为了吸收氢气中的水；
④如选方案一数据进行计算时，主要考虑两方面原因会导致测定Cu的相对原子质量偏大或偏小，U形管中的干燥剂也可能吸收空气中的水和CO₂，导致测定结果偏大，得到Cu的相对原子质量偏低；
根据质量守恒定律和题给氧化铜质量及方案二所测数据，
设Cu的相对原子质量为x，由反应前后氧元素的质量是不变的，
得等式为：=c-d
解得：x=
所以按较佳方案计算，得到Cu的相对原子质量是．
故答案为：（1）①BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃；
②H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑；
（2）①2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
②E，C；
③淀粉KI溶液，吸收氢气中的水；
④二，偏低，．
点评：除杂时，注意除杂的最后不能再有其他杂质，过滤要放在所有沉淀步骤的最后；利用实验测定数据进行计算，要排出诸多影响测定结果的干扰，此题真能锻炼学生应用所学知识及慎密思维的能力．