人教版 (2019)必修 第二册实验活动4 用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子优秀学案设计

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1．用化学沉淀法去除粗盐中的Ca2＋、Mg2＋和SOeq \\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。
实验药品
粗盐、蒸馏水、0.1 ml·L－1氯化钡溶液(其作用是除去SOeq \\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＋)、6 ml·L－1盐酸、pH试纸。
实验步骤
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 \\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，杂质离子不能除去。
4．粗盐水中加入氯化钡溶液使SOeq \\al(2－,4)沉淀而除去，如何检验SOeq \\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 \\al(2－,4)已沉淀完全。
5．通过此次实验活动，你认为物质分离和提纯原则应该有哪些？
提示 (1)“不增”——不能引入新的杂质；
(2)“不减”——不能减少被提纯物质；
(3)“易分离”——杂质或反应后的杂质易与被提纯物质分离；
(4)“易复原”——被提纯的物质要容易复原。
1．(2023·深圳高一期末)为了从粗食盐水中除去Ca2＋、Mg2＋、SOeq \\al(2－,4)等离子，以制得精盐水。某同学设计如下方案：
下列说法正确的是( )
A．X中主要有Mg(OH)2和BaSO4，也可能有少量Ca(OH)2
B．②中加入过量Na2CO3溶液的主要目的是除去Mg2＋、Ca2＋
C．若将①②步试剂颠倒，也能达到实验目的
D．③中发生的反应只有2H＋＋COeq \\al(2－,3)===CO2↑＋H2O
答案 A
解析 粗盐水中含Ca2＋、Mg2＋、SOeq \\al(2－,4)等离子，加入过量Ba(OH)2溶液反应生成Mg(OH)2和BaSO4沉淀，由于Ca(OH)2微溶于水，故X中也可能有少量Ca(OH)2，A正确；Mg2＋在步骤①中沉淀完全，②中加入过量Na2CO3溶液的主要目的是除Ca2＋及过量的Ba2＋，B错误；若将①②步试剂颠倒，过量Ba2＋不能除去，不能达到实验目的，C错误；步骤③中加入适量稀盐酸，可除去过量的COeq \\al(2－,3)、OH－，故还发生反应：OH－＋H＋===H2O，D错误。
2．(2023·南京高一期中)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)Na2CO3 HCl (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，可先加水溶解，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，应先加入过量盐酸除去过量Na2CO3后再制得NaCl。
3．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 \\al(2－,4)等杂质离子。为除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SOeq \\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 \(――→,\s\up7(溶解),\s\d5(①))eq \(――→,\s\d5(②))eq \(――→,\s\d5(③))eq \(――→,\s\d5(④))eq \(――→,\s\up7(过滤),\s\d5(⑤))滤液eq \(―――→,\s\up7(适量盐酸),\s\d5(⑥))eq \(―――――――→,\s\up7(蒸发、结晶、烘干),\s\d5(⑦))精盐
(1)为除去Ca2＋、Mg2＋、SOeq \\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)
A．Na2CO3 B．BaCl2 C．NaOH
加入的顺序为________(填字母)。
(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是___
_______________________________________________________________________________。
(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 \\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 \\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。实验步骤
实验操作
①溶解
用天平称取5.0 g粗盐，放入100 mL烧杯中，然后加入20 mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌，使粗盐充分溶解，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 \\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