高中化学同步讲义活动课时1　实验活动4　用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子

活动课时1实验活动4用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子[实验目的]1.用化学沉淀法去除粗盐中的Ca2＋、Mg2＋和SOeq\o\al(2－,4)。2.熟练掌握溶解、过滤、蒸发等操作，认识化学方法在物质分离和提纯中的重要作用。[实验试剂]粗盐、蒸馏水、0.1mol·L－1氯化钡溶液(其作用是除去SOeq\o\al(2－,4))、20%的氢氧化钠溶液(其作用是除去Mg2＋)、饱和碳酸钠溶液(其作用是除去Ca2＋、Ba2＋)、6mol·L－1盐酸、pH试纸。[实验步骤]实验步骤实验操作①溶解用天平称取5g粗盐放入100mL烧杯中，然后加入20mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌，使粗盐全部溶解，得到粗盐水②沉淀向粗盐水中依次滴加过量的氯化钡溶液、氢氧化钠溶液、饱和碳酸钠溶液，使SOeq\o\al(2－,4)、Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋完全沉淀析出③过滤将烧杯静置后过滤，除去生成的沉淀和不溶性杂质，过滤中玻璃棒的作用是引流，滤液呈碱性④中和向滤液中滴加盐酸，用玻璃棒搅拌，直到无气泡冒出，并用pH试纸检验，使滤液呈中性或微酸性⑤蒸发将滤液倒入蒸发皿中，用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌。当蒸发皿中出现较多固体时，停止加热。利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。冷却后，得到去除了杂质离子的精盐[问题讨论]1.本实验中加入试剂的顺序是什么？按照其他顺序加入试剂能否达到同样的目的？提示本实验中加入试剂的顺序是BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸。按下列顺序加入试剂也可达到实验目的：①NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸；②BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。2.在实验操作②中为什么依次加入的试剂都要略微过量？实验操作④中加入盐酸的目的是什么？提示实验操作②中所加试剂过量是为了将杂质离子完全沉淀而除去。实验操作④中加入盐酸是为了除去滤液中过量的OH－和COeq\o\al(2－,3)。3.步骤③和步骤④的操作顺序能否颠倒？为什么？提示不能颠倒。若在过滤前加入稀盐酸，会使生成的沉淀溶解，杂质离子未被除去。4.粗盐水中加入氯化钡溶液使SOeq\o\al(2－,4)沉淀而除去，如何检验SOeq\o\al(2－,4)是否沉淀完全？提示静置后，沿烧杯壁向上层清液中继续滴加2～3滴氯化钡溶液，若溶液不出现浑浊，说明SOeq\o\al(2－,4)已沉淀完全。1.粗盐的提纯(1)除去粗盐中不溶性杂质——过滤。(2)除去粗盐中可溶性杂质(Mg2＋、Ca2＋、SOeq\o\al(2－,4)等)。①原理②加试剂的先后顺序——Na2CO3溶液在BaCl2溶液之后加入；盐酸在过滤之后加入。先加入过量NaOH溶液除去Mg2＋或先加入过量BaCl2溶液除去SOeq\o\al(2－,4)均可行。通常顺序有以下三种：Ⅰ.BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸；Ⅱ.NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸；Ⅲ.BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。(3)注意①为使杂质离子完全除去，要加入过量的试剂。后续试剂要能够将前面所加过量的试剂除去，由此可知碳酸钠溶液要在氯化钡溶液之后加入。②在加入盐酸前，一定要过滤，否则生成的Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3又溶解在盐酸中。2.提纯和除杂的原则[例](2022·济南高一期中)某同学设计如图实验方案，来分离NaCl和BaCl2两种固体混合物，供选试剂：Na2SO4溶液、Na2CO3溶液、K2CO3溶液、盐酸。(1)操作②的名称是________。(2)试剂a是________(填化学式，下同)，试剂b是________。(3)加入试剂b所发生反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________。(4)该方案能否达到实验目的？________(填“能”或“不能”)。若不能，应如何改进？________(若能，此问不用回答)。答案(1)过滤(2)Na2CO3HCl(3)BaCO3＋2HCl=BaCl2＋H2O＋CO2↑(4)不能应该在操作②的滤液中加入过量盐酸后再蒸发结晶解析分离NaCl和BaCl2两种固体混合物，可先溶于水，然后加入过量Na2CO3溶液使BaCl2转化为沉淀，过滤得到的沉淀A(BaCO3)经洗涤后加入盐酸可生成BaCl2溶液，经蒸发、结晶、干燥后可得固体BaCl2；操作②所得滤液为NaCl和过量Na2CO3的混合溶液，蒸发结晶得到固体C为NaCl和Na2CO3，应加入过量盐酸除去过量Na2CO3得NaCl。1.为了除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)和泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作，正确的操作顺序是()①过滤②加过量NaOH溶液③加适量盐酸④加过量Na2CO3溶液⑤加过量BaCl2溶液A.①④②⑤③ B.④①②⑤③C.②④⑤①③ D.⑤②④①③答案D解析首先要明确除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)，可分别加入Na2CO3溶液、NaOH溶液和BaCl2溶液，且三种溶液均过量，才能使杂质离子分别变成CaCO3、Mg(OH)2、BaSO4沉淀；过量的BaCl2只能用Na2CO3溶液除去，故只有先加入BaCl2溶液，再加入Na2CO3溶液，才能保证不引入新杂质Ba2＋；至于NaOH溶液，只要在过滤前加入即可；而多余的NaOH和Na2CO3只需要在过滤后再加入盐酸即可除去，故D项正确。2.要除去NaCl溶液中混有的MgCl2，应选用的试剂和操作方法是()A.加入适量Na2SO4溶液后过滤B.加入适量NaOH溶液后过滤C.加入过量NaOH溶液后蒸发D.加入过量Na2CO3溶液后过滤答案B解析Na2SO4与MgCl2不能发生反应，A不正确；NaOH与MgCl2反应生成Mg(OH)2，然后过滤除去，B正确；加入过量NaOH溶液后蒸发，得到的NaCl中含有NaOH和Mg(OH)2，C不正确；加入过量Na2CO3溶液会引入Na2CO3杂质，D不正确。3.粗盐提纯实验的部分操作如图所示，其中错误的是()答案C解析A项，固体药品的取用使用药匙；B项，溶解的过程中，使用玻璃棒搅拌促进溶解；C项，过滤过程中，使用玻璃棒引流；D项，蒸发过程中，使用玻璃棒搅拌，使药品受热均匀。1.(2022·上海位育中学高一期中)“粗盐提纯”实验中不需要使用的仪器是()A.分液漏斗 B.蒸发皿C.玻璃棒 D.烧杯答案A解析“粗盐提纯”实验中需要溶解、过滤、蒸发结晶操作，需要仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台、酒精灯、蒸发皿，不需要分液漏斗，故选A。2.海盐经溶解、过滤后仍含有可溶性杂质Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)，为了得到纯净的NaCl，下列试剂(均过量)的滴加顺序及操作顺序不合理的是()A.BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶B.Ba(OH)2溶液→Na2CO3溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶C.Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶D.BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→过滤→稀盐酸→蒸发结晶答案C解析粗盐提纯时，所加的试剂有NaOH溶液(除去Mg2＋)、BaCl2溶液(除去SOeq\o\al(2－,4))、Na2CO3溶液(除去Ca2＋和过量的Ba2＋)，过滤后，加入稀盐酸(除去过量的OH－、COeq\o\al(2－,3))，注意Na2CO3溶液一定要先在BaCl2溶液之后加入，稀盐酸在过滤后加入，故A、D项正确，C项错误；加入过量的Ba(OH)2溶液，可除去SOeq\o\al(2－,4)、Mg2＋，再加入过量的Na2CO3溶液，除去Ca2＋和过量的Ba2＋，过滤后，向滤液中加入稀盐酸，除去过量的COeq\o\al(2－,3)和OH－，蒸发结晶得到纯净的NaCl，B项正确。3.提纯含有少量硝酸钡杂质的硝酸钾溶液，可以使用的方法为()A.加入过量碳酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸，最后加热煮沸B.加入过量硫酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸，最后加热煮沸C.加入过量硫酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸，最后加热煮沸D.加入过量碳酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸，最后加热煮沸答案D解析A项，加入过量Na2CO3溶液，除去了Ba2＋，但引入了杂质离子Na＋；B项，加入过量K2SO4溶液，除去了Ba2＋，但引入了杂质离子SOeq\o\al(2－,4)；C项，加入过量Na2SO4溶液，除去了Ba2＋，但引入了杂质离子Na＋和SOeq\o\al(2－,4)；D项，加入过量K2CO3溶液，除去了Ba2＋，多余的COeq\o\al(2－,3)可与HNO3反应而除去。4.(2022·厦门翔安一中高一期中)下列离子检验的方法正确的是()A.向某溶液中加入硝酸银溶液，产生白色沉淀，说明原溶液中含有Cl－B.向某溶液中加入氯化钡溶液，产生白色沉淀，说明原溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)C.向某溶液中加入氢氧化钠溶液，产生蓝色沉淀，说明原溶液中含有Cu2＋D.向某溶液中加入稀硫酸溶液，有气体生成，说明原溶液中含有COeq\o\al(2－,3)答案C解析A项，加入硝酸银溶液，生成白色沉淀，可能为氯化银或碳酸银等沉淀，不能排除碳酸根等离子的干扰；B项，加入氯化钡溶液，生成白色沉淀，可能为硫酸钡、亚硫酸钡、碳酸钡和氯化银等沉淀，不能排除亚硫酸根离子、碳酸根离子、银离子等离子的干扰；C项，氢氧化铜为蓝色沉淀，加入氢氧化钠溶液，生成蓝色沉淀，说明原溶液中有Cu2＋；D项，加入稀硫酸溶液，有气体生成，可能为二氧化碳、二氧化硫等气体，不能排除碳酸氢根离子、亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子等离子的干扰。5.(2022·重庆一中高一期中)下列实验操作、现象和结论都正确的是()选项操作及现象结论A某溶液中加入稀盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体溶液中一定含有COeq\o\al(2－,3)B向某溶液中先加入足量稀硝酸，再加入硝酸银溶液，产生白色沉淀溶液中一定含有Cl－C用洁净铂丝蘸取某溶液进行焰色试验，火焰呈黄色溶液中一定含有Na＋，不含K＋D向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，产生白色沉淀溶液中一定含有SOeq\o\al(2－,4)答案B解析A项，某溶液中加入稀盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体，溶液中可能含有COeq\o\al(2－,3)或者HCOeq\o\al(－,3)；B项，向某溶液中先加入足量稀硝酸，再加入硝酸银溶液，产生白色沉淀肯定是AgCl沉淀，溶液中一定含有Cl－；C项，用洁净铂丝蘸取某溶液进行焰色试验，火焰呈黄色，溶液中一定含有Na＋，检验K＋，要透过蓝色的钴玻璃观察，故不能确定是否含有K＋；D项，向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，产生白色沉淀，有可能是AgCl沉淀，也有可能是BaSO4沉淀，溶液中可能含有SOeq\o\al(2－,4)或者Ag＋。6.(2022·丹东凤城一中高一期中)某溶液X中可能含有下列离子中的若干种Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、Na＋、Mg2＋、Cu2＋。为了确定该溶液的组成，取一定体积的上述溶液，进行了如下实验，下列说法正确的是()A.白色沉淀1是硫酸钡B.溶液2中滴入硝酸酸化的硝酸银溶液，若生成白色沉淀，说明溶液X中含有Cl－C.溶液X中可能存在Mg2＋、Na＋，一定不存在Cu2＋D.溶液X中一定存在Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)答案D解析由实验流程可知，X与Ba(OH)2反应生成白色沉淀，则一定不含Cu2＋，且白色沉淀1与足量盐酸反应，白色沉淀2一定为BaSO4，气体A为CO2，溶液中一定含SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、Na＋，则不含Mg2＋，不能确定是否含有Cl－，以此解答该题。A项，由分析可知，白色沉淀1是碳酸钡、硫酸钡的混合物；B项，因加入盐酸，引入氯离子，不能确定溶液X是否含有氯离子；C项，由实验流程可知，X与Ba(OH)2反应生成白色沉淀，则一定不含Cu2＋，溶液中一定含SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)、Na＋，则不含Mg2＋；D项，由分析可知，溶液X中一定存在Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3)。7.(2022·泉州石狮石光中学高一月考)某无色透明溶液中只可能含有①Na＋、②SOeq\o\al(2－,4)、③Cl－、④HCOeq\o\al(－,3)、⑤COeq\o\al(2－,3)、⑥H＋、⑦Cu2＋中的几种，且每种离子的物质的量均为1mol。依次进行下列实验，每步所加试剂均过量，观察到的现象如表。下列结论正确的是()步骤操作现象(1)用紫色石蕊试液检验溶液变红(2)向溶液中滴加BaCl2和稀HCl有白色沉淀生成(3)将(2)中所得混合物过滤，向滤液中加入AgNO3溶液和稀硝酸有白色沉淀生成A.该实验无法确定是否含有③B.可能含有的离子是①②③C.肯定含有的离子是①②⑥D.肯定没有的离子是③④⑤答案C解析由无色可知不含⑦Cu2＋，由步骤(1)的操作和现象可知，一定含⑥H＋，由离子共存可知，不含④HCOeq\o\al(－,3)、⑤COeq\o\al(2－,3)；由步骤(2)中可知白色沉淀为硫酸钡，则一定含SOeq\o\al(2－,4)；(3)中白色沉淀为AgCl，但(2)中引入氯离子，由操作和现象不能判断是否含氯离子，由于每种离子的物质的量均为1mol，由电荷守恒可知，还一定含①Na＋，则一定不含③Cl－。A项，根据上述分析，一定不含③；B项，根据上述分析，一定含①②⑥，一定不含③④⑤⑦；C项，根据上述分析，肯定含有的离子是①②⑥；D项，根据上述分析，肯定没有的离子有③④⑤⑦。8.(2022·临沂一中高一月考)下列操作不能达到目的的是()序号实验目的相关操作除去NaCl固体中少量的MgCl2将固体溶解，向所得溶液中加入过量NaOH溶液，过滤，加热蒸干滤液②除去FeCl2溶液中混有少量FeCl3向溶液中加入足量Fe粉，过滤③除去O2气体中的CO2将混合气体缓缓通过盛有足量Na2O2的干燥管④除去CO2气体中混有的HCl将混合气体通过盛有足量饱和食盐水的洗气瓶A.①② B.②③C.③④ D.①④答案D解析除去NaCl固体中少量的MgCl2时，将固体溶解，向所得溶液中加入过量NaOH溶液，过滤，加热蒸干滤液，一方面，NaCl中混有NaOH，另一方面，蒸干会造成固体溅出，①不能达到实验目的；除去FeCl2溶液中混有少量FeCl3时，向溶液中加入足量Fe粉，可将FeCl3全部转化为FeCl2，过滤去除滤渣，可得到纯净的FeCl2溶液，②能达到实验目的；除去O2气体中的CO2时，将混合气体缓缓通过盛有足量Na2O2的干燥管，发生反应2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，③能达到实验目的；除去CO2气体中混有的HCl时，将混合气体通过盛有足量饱和食盐水的洗气瓶，能除去HCl，但CO2也会溶解在饱和食盐水中，④不能达到实验目的。9.(2022·泰安肥城高一期中)菜之魂在味，在“七味八滋”中，盐应是百味之首。粗盐常含有少量Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)以及泥沙等杂质，实验室中提纯NaCl的流程如图所示，下列说法中正确的是()A.操作Ⅰ需要使用的玻璃仪器是玻璃棒、漏斗B.操作Ⅱ为蒸发结晶，蒸发过程中当蒸发皿中全部晶体析出时停止加热C.溶液a为BaCl2溶液，加入溶液b的主要目的是除去Ca2＋和Ba2＋D.粗盐提纯的整个操作过程中共有两处需要使用玻璃棒答案C解析在除杂过程中，用BaCl2溶液除去SOeq\o\al(2－,4)，用Na2CO3溶液除去Ca2＋，为了将Ca2＋和引入的Ba2＋除去，Na2CO3溶液加在BaCl2溶液之后，则溶液a和溶液b分别为BaCl2溶液和Na2CO3溶液，加入过量溶液Na2CO3的目的是除去Ca2＋和引入的Ba2＋，以此解题。A项，操作Ⅰ为过滤，需要的仪器有玻璃棒、漏斗、烧杯；B项，蒸发结晶时，应该在有大部分晶体析出时，停止加热；C项，由分析可知，溶液a和溶液b分别为BaCl2溶液和Na2CO3溶液，加入溶液b的主要目的是除去Ca2＋和Ba2＋；D项，提纯过程中，溶解、加入试剂进行反应、过滤、蒸发结晶操作都需要使用玻璃棒。10.食盐是日常生活的必需品，也是重要的化工原料，粗盐中常含有少量泥沙及Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等杂质离子。为除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下：粗盐eq\o(→,\s\up7(溶解),\s\do5(①))eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(②))eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(③))eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(④))eq\o(→,\s\up7(过滤),\s\do5(⑤))滤液eq\o(→,\s\up7(适量盐酸),\s\do5(⑥))eq\o(→,\s\up7(蒸发、结晶、烘干),\s\do5(⑦))精盐(1)为除去Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)，步骤②～④需加入以下三种溶液(用于沉淀的试剂稍过量)，加入的顺序为(填字母序号)。A.Na2CO3B.BaCl2C.NaOH(2)请写出步骤⑥中涉及反应的离子方程式：____________________________________________________________。(3)粗盐提纯的整个操作过程中多处使用到玻璃棒，步骤⑦蒸发过程中使用玻璃棒的作用__________________________________________________________________________________________________________________。(4)若先加盐酸再过滤，将对提纯效果产生影响，其原因是____________________________________________________________。答案(1)BCA(或CBA或BAC)(2)COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑、OH－＋H＋=H2O(3)搅拌，防止局部过热使液体飞溅(4)在酸性条件下会有部分沉淀溶解，从而影响精盐的纯度解析(1)碳酸钠溶液必须在氯化钡溶液的后面加入，原因是过量的碳酸根离子可以除掉前面过量的钡离子，NaOH溶液的加入无先后顺序，所以加入的顺序可以是BCA或CBA或BAC。(2)滤液中含杂质：过量的COeq\o\al(2－,3)、OH－，盐酸中的氢离子与碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，氢离子与氢氧根离子反应生成水。(3)蒸发结晶实验中，持续加热，玻璃棒的作用是搅拌，防止局部过热使液体飞溅。(4)产生的沉淀有氢氧化镁、碳酸钙、硫酸钡、碳酸钡，其中氢氧化镁、碳酸钙、碳酸钡会溶于稀盐酸，重新进入溶液，达不到除杂目的。11.依据粗盐提纯的原理，除去氯化钾溶液中少量的氯化镁、硫酸镁等杂质，可选用氢氧化钡溶液、稀盐酸和碳酸钾溶液三种试剂，按如图步骤操作：eq\x(溶液)eq\o(→,\s\up7(加过量A))eq\x(滤液)eq\o(→,\s\up7(加过量B),\s\do5(操作Ⅰ))eq\x(滤液)eq\o(→,\s\up7(加适量C))eq\o(→,\s\up7(加热煮沸))纯净氯化钾溶液(1)B的化学式是__________，C的化学式是。(2)加入过量A的目的是___________________________________________________________________________________________________。(3)加入过量B的目的是___________________________________________________________________________________________________。(4)加热煮沸的目的是______________________________________________________________________________________________________。(5)操作Ⅰ的名称是。答案(1)K2CO3HCl(2)除尽镁离子和硫酸根离子(3)除尽过量的钡离子(4)使氯化氢挥发逸出(5)过滤解析先加入过量的氢氧化钡溶液，将氯化镁、硫酸镁转化为氢氧化镁沉淀、硫酸钡沉淀，过滤除去沉淀，滤液中再加入过量的碳酸钾溶液，使过量的钡离子转化为碳酸钡沉淀，过滤除去沉淀，滤液中加入适量的盐酸，加热煮沸，得到氯化钾溶液。12.Ⅰ.已知A和B两支试管所盛的溶液中共含有K＋、Ag＋、Mg2＋、Cl－、OH－、NOeq\o\al(－,3)六种离子，向试管A的溶液中滴入酚酞试液呈粉红色。请回答下列问题：(1)试管A的溶液中所含的上述离子有。(2)若将试管A和试管B中的溶液按一定体积比混合过滤后，蒸干滤液可得到一种纯净物，则混合过程中发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________、___________________________________________________________________________________________________(不考虑氢氧化银的存在)。(3)若向由试管A溶液中的阳离子组成的碳酸氢盐溶液中，滴入少量Ba(OH)2溶液，则发生反应的离子方程式为______________________________________。Ⅱ.为除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下(用于沉淀的试剂稍过量)：称取粗盐eq\o(→,\s\up7(操作A),\s\do5(①))eq\