Question

二十一世紀是海洋開發(fā)與利用的世紀，某市規(guī)劃確立了“藍色經(jīng)濟”發(fā)展戰(zhàn)略，海洋化學資源的綜合利用將是重點發(fā)展領(lǐng)域之一．以下是某研究性學習小組在探究海水綜合利用中遇到的問題，請你參與探究：
問題一、海水制鎂過程中如何富集鎂離子？
甲、乙、丙三位同學各自提出自己的設想：
甲：直接往海水中加入石灰乳．
乙：高溫加熱蒸發(fā)海水后，加入石灰乳．
丙：向曬鹽后的鹵水中，加入石灰乳．
通過分析比較，你認為

 

的設想最為經(jīng)濟合理（選填“甲”、“乙”或“丙”）．
問題二、粗鹽提純過程中如何除去可溶性雜質(zhì)？
【查閱資料】粗鹽中含有硫酸鈉、氯化鈣等可溶性雜質(zhì)．
【設計實驗】提純時，先向粗鹽水中加過量的氫氧化鋇溶液，目的是

 

 

；再加過量的

 

，

 

，除盡雜質(zhì)陽離子；濾去沉淀，向濾液中加入

 

，

 

，將溶液的pH調(diào)為7，即得到精鹽水．
問題三、海水“制堿”的產(chǎn)物成分是什么？
同學們從某企業(yè)取回少量碳酸氫鈉受熱完全分解后的固體樣品，為確定其成分，進行了如下探究：
【提出猜想】
甲的猜想：樣品中只含有碳酸鈉；
乙的猜想：樣品中只含有氫氧化鈉；
丙的猜想：樣品中含有碳酸鈉和氫氧化鈉．
他們做出上述三種猜想的科學依據(jù)是

 

．
【實驗、記錄與分析】

步驟	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
1	取少量樣品于試管中，加水完全 溶解，再加入		乙的猜想 不成立
2	取步驟1反應后的溶液于試管中	無明顯現(xiàn)象	只有甲的 猜想成立

【實驗結(jié)論】
海水“制堿”的最終固體產(chǎn)物是碳酸鈉．
【數(shù)據(jù)分析】
在取回的樣品中加入200g7.3%的稀鹽酸，恰好完全反應，請計算同學們帶回了多少克固體樣品？（要求有解題過程）

Answer 1

考點：對海洋資源的合理開發(fā)與利用,堿的化學性質(zhì),氯化鈉與粗鹽提純,鹽的化學性質(zhì),質(zhì)量守恒定律及其應用,根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：常見的鹽 化學肥料

分析：問題一：從節(jié)約原料，方法可行的角度分析即可；
問題二：從除掉雜質(zhì)時一定不能引入新的雜質(zhì)，并結(jié)合酸堿鹽之間的反應規(guī)律分析解答；
問題三：依據(jù)質(zhì)量守恒定律的元素守恒規(guī)律，猜測產(chǎn)物的情況；從判斷溶液中是否具有碳酸根，以及去除溶液中的碳酸根后是否還含有氫氧化鈉的角度對問題進行分析即可；
【數(shù)據(jù)分析】
根據(jù)結(jié)論可知固體只有碳酸鈉，所以根據(jù)碳酸鈉與鹽酸反應的方程式，由已知條件氯化氫的質(zhì)量計算出碳酸鈉的質(zhì)量．

解答：解：問題一：三種方式中甲需要大量的石灰乳，乙則需要加熱消耗能量，只有丙的方式節(jié)約原料和能源且可行；
問題二：從除雜的原理出發(fā)可知，當粗鹽中含有硫酸鈉、氯化鈣等雜質(zhì)時一般是先加入過量的氫氧化鋇，以除掉溶液中的硫酸根離子（與鋇離子結(jié)合成硫酸鋇沉淀），再加入過量的碳酸鈉，以除掉溶液中的鈣離子（與碳酸根結(jié)合成碳酸鈣）和剩余的鋇離子（與碳酸根結(jié)合成碳酸鋇沉淀），此時溶液中的雜質(zhì)離子是多余的碳酸根離子和氫氧根離子，所以此時加入鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH為7，即可除掉碳酸根離子和氫氧根離子；
問題三：由于化學反應前后元素的種類不變，所以才有以上三種猜測；
丙的猜想不成立，則可檢驗溶液中是否含有碳酸鈉，只要加入氯化鋇的溶液并生成白色沉淀（碳酸根離子會與鋇離子結(jié)合成碳酸鋇沉淀），則可說明并不成立；
取上述反應后的溶液繼續(xù)實驗，如果溶液呈堿性則有氫氧化鈉的存在，不呈堿性則無氫氧化鈉的存在；
【數(shù)據(jù)分析】設與200g7.3%的稀鹽酸恰好完全反應，消耗碳酸鈉的質(zhì)量為X則：
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106     73
x     200g×7.3%
根據(jù)：

106

73

=

X

200g×7.3%

解得X=21.2g，所以帶回的固體樣品質(zhì)量為21.2g．
故答案為：
問題一、丙；
問題二、
①除盡硫酸鈉或除盡硫酸根離子；②碳酸鈉；除盡氯化鈣和過量的鋇離子；③稀鹽酸；除去過量的碳酸鈉和氫氧根離子；化學反應前后，元素的種類不變（或質(zhì)量守恒定律）
【實驗、記錄與分析】

步驟	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
1	取少量樣品于試管中，加水完全 溶解，再加入過量的氯化鈣溶液	生成白色沉淀	乙的猜想 不成立
2	取步驟1反應后的溶液于試管中滴加無色酚酞試液	無明顯現(xiàn)象	只有甲的 猜想成立

（其它合理答案也可）
【數(shù)據(jù)分析】設與200g7.3%的稀鹽酸恰好完全反應，消耗碳酸鈉的質(zhì)量為X則：
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106     73
x     200g×7.3%
根據(jù)：

106

73

=

X

200g×7.3%

解得X=21.2g，所以帶回的固體樣品質(zhì)量為21.2g．

點評：本題屬于實驗探究題，并通過實驗探究來鑒定了物質(zhì)的組成，既有實驗過程的探究，又有結(jié)論的探究．解題時首先根據(jù)題目的信息和查閱的資料，然后設計實驗方案、進行實驗，最后得出正確的結(jié)論，符合科學探究的基本環(huán)節(jié)．