二十一世纪是海洋开发与利用的世纪,我市规划确立了“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,请你参与解决并填空:
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 ① 的设想最为经济合理(选填“甲”、“乙”或“丙”)。
问题二、粗盐纯化过程中如何除去可溶性杂质?
粗盐中含有硫酸钠、氯化钙等杂质。提纯时,先向粗盐水中加过量的氢氧化钡溶液,目的是完全除尽硫酸钠;再加过量的碳酸钠溶液,除去杂质阳离子;滤去沉淀,向滤液中加入 ② ,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:样品中含有碳酸钠和氢氧化钠;
丙的猜想:样品中只含有氢氧化钠。
他们做出上述三种猜想的科学依据是 ③ 。
【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 溶液,再加入过量 ④ | 生成白色沉淀 | 丙的猜想 不成立 |
2 | 取步骤1反应后的溶液于试管中 ⑤ | ⑥ | 只有甲的 猜想成立 |
①丙 ②稀盐酸 ③化学反应前后,元素的种类不变或元素守恒
④氯化钙溶液 ⑤滴加无色酚酞试液 ⑥无明显现象
题目分析: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,只要加入氯化钙的溶液并生成白色沉淀(碳酸根离子会与钙离子结合成碳酸钙沉淀),则可说明并不成立;
取上述反应后的溶液继续试验,加入无色酚酞试液,如果变红色,溶液呈碱性则有氢氧化钠的存在,甲不成立;不变红色溶液不呈碱性则无氢氧化钠的存在甲成立.