高中 化学 必修 第二册 第五章 化工生产中的重要非金属元素《实验活动4 用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子》教学设计

实验活动4用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子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。1．器材：天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管、漏斗、滤纸、蒸发皿、坩埚钳、铁架台（带铁圈）、陶土网、酒精灯、火柴。2．试剂：粗盐、蒸馏水、0.1mol·L-1BaCl2溶液、20%NaOH溶液、饱和Na2CO3溶液、6mol·L-1盐酸、pH试纸。1．将粗盐溶解实验装置实验操作实验现象用天平称取5.0g粗盐，放入100mL烧杯中，然后加入20mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌，使粗盐充分溶解粗盐因逐渐溶解而减少，粗盐水略显浑浊2.将杂质离子生成沉淀沉淀对象实验操作、现象、结论或解释注意问题SOeq\o\al(2-,4)向粗盐水中滴加过量的BaCl2溶液，产生白色沉淀，静置，再向上层清液中滴加2～3滴BaCl2溶液，溶液不出现浑浊，证明SOeq\o\al(2-,4)已沉淀完全此步操作，引入新的杂质离子Ba2+Mg2+继续向粗盐水中滴加过量的NaOH溶液，产生白色沉淀，静置，再向上层清液中滴加2～3滴NaOH溶液，溶液不出现浑浊，证明Mg2+已沉淀完全Ca2+、Ba2+然后再向上述溶液中滴加过量的饱和Na2CO3溶液，产生白色沉淀，静置，再向上层清液中滴加2～3滴Na2CO3溶液，溶液不出现浑浊，证明Ca2+、Ba2+已沉淀完全此步操作，将前面引入的Ba2+和杂质Ca2+一并除去，但同时又引入新的杂质离子COeq\o\al(2-,3)3.过滤除去沉淀实验装置实验操作注意问题将烧杯中的液体沿玻璃棒倒入漏斗中，过滤（注意“一贴二低三靠”）此步操作把前面生成的沉淀和不溶性杂质一起过滤除去4.调节溶液pH，除去引入的COeq\o\al(2-,3)操作方法：向所得滤液中滴加盐酸，用玻璃棒不断搅拌，直到没有气泡冒出，并用pH试纸检验，使滤液呈中性或微酸性。5．蒸发结晶实验装置实验操作注意问题将调好pH的滤液倒入蒸发皿中，用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌，待出现较多固体时停止加热，利用余热蒸干，便得到精盐实验结束后要用坩埚钳将蒸发皿夹持到陶土网上冷却1．除杂试剂的加入顺序是否唯一，还有没有其他合理顺序？提示：否。加入试剂的其他合理顺序有：(1)BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→盐酸；(2)NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→盐酸；(3)BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→盐酸。2．除去氯化钠中的碳酸钠能否用稀硝酸？为什么？提示：不能。若用稀硝酸，会引入新的杂质离子NOeq\o\al(－,3)。3．在实验操作中为什么依次加入的试剂都要略微过量？加入盐酸的目的是什么？提示：实验操作中所加试剂过量是为了将杂质离子完全沉淀而除去。实验操作中加入盐酸是为了除去滤液中过量的OH－和COeq\o\al(2-,3)。4．蒸发时，可以待溶液蒸干再停止加热吗？为什么？提示：不可以。因为待溶液蒸干再停止加热会造成晶体飞溅，应待溶液中出现大量晶体或有少量水分时停止加热，利用余热蒸干。1．在粗盐提纯实验中，以下说法错误的是()A．静置后，继续向上层清液中滴加2～3滴BaCl2溶液，无白色沉淀生成则说明SOeq\o\al(2-,4)已沉淀完全B．沉淀剂的加入顺序可以为：NaOH溶液、Na2CO3溶液、BaCl2溶液C．调节pH时，盐酸应该在最后一次过滤后加入D．当蒸发皿中出现大量固体时，停止加热，利用蒸发皿的余热使滤液蒸干答案：B解析：A．静置后，继续向上层清液中滴加2～3滴BaCl2溶液，无白色沉淀生成则说明上层清液中检验不出SOeq\o\al(2-,4)，已沉淀完全，选项A正确；B．粗盐中含有CaCl2、MgCl2、Na2SO4等可溶性杂质，利用Na2CO3除去Ca2+、利用NaOH除去Mg2+、利用BaCl2除去SOeq\o\al(2-,4)，除杂时，各试剂必须加过量，就会引入新的杂质，因此Na2CO3还可以除去过量的BaCl2引入的Ba2+，因此试剂的添加顺序中Na2CO3需要在BaCl2的后面添加，选项B错误；C．盐酸的作用是除掉过量的氢氧化钠和碳酸钠，所以盐酸在过滤后，蒸发前加入，选项C正确；D．蒸发食盐水时，等到蒸发皿中出现较多量的固体时，停止加热，利用蒸发皿的余热使滤液蒸干，选项D正确；答案选B。2．（2024·潍坊市五县市期中）通过海水晾晒可以得到粗盐，粗盐除含有NaCl外，还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质，下图是某兴趣小组粗盐提纯的实验流程。下列说法错误的是()A．步骤①、⑤的操作分别是溶解、过滤B．步骤④可以与步骤②或步骤③互换顺序C．步骤①、⑤、⑦中都会用到玻璃棒D．步骤②中试剂BaCl2不能换成Ba(NO3)2答案：B解析：由实验流程可知，①为粗盐溶解，②中硫酸根离子用钡离子转化为沉淀，③中镁离子用氢氧根离子转化为沉淀，④中钙离子及过量钡离子用碳酸根离子转化为沉淀，⑤为过滤，过滤分离出所有的沉淀，滤液含NaCl、NaOH、Na2CO3，⑥中用盐酸处理溶液中的碳酸根离子和氢氧根离子，⑦为蒸发、结晶、烘干，得到精盐，以此解答该题。A．步骤①、⑤的操作分别是溶解、过滤，A正确；B．步骤③和④顺序可互换，最终都能除去杂质离子，对实验结果无影响，步骤②和④顺序不可互换，否则将导致过量的钡离子无法除去，B错误；C．溶解、过滤和蒸发结晶都需要用到玻璃棒，C正确；D．BaCl2不能换成Ba(NO3)2，否则会引入杂质离子NOeq\o\al(－,3)，D正确；故选B。3．（2023·包头市月考）海水通过蒸发结晶得到的粗盐经溶解过滤，除去少量泥沙及悬浮物后，溶液中主要含有Na＋、Cl－，还有杂质离子Ca2+、Mg2+、SOeq\o\al(2-,4)，现要对其进一步提纯，得到较纯净的NaCl溶液，可用试剂和操作步骤如下。试剂：①盐酸、②Na2CO3(aq)、③NaOH(aq)、④BaCl2(aq)。图中a、b、c、d分别表示上述试剂中的一种，回答下列问题：(1)沉淀A可能是或（填化学式）。(2)判断试剂a稍过量的实验操作是______________________________________________________________________________________________________________。(3)Na2CO3(aq)的作用是___________________________________________________________________________________________________________________________。(4)第一次过滤是否可以省略（填“是”或“否”）。(5)写出加入适量d所发生反应的离子方程式：___________________________________________________________________________________________________；写出少量气体E通入澄清石灰水反应的离子方程式：_________________________。答案：(1)BaSO4Mg(OH)2(2)（加入一定量的试剂a后，充分搅拌静置）在上清液中再加几滴试剂a，若无现象，说明试剂a过量(3)除去Ca2+和过量的Ba2+(4)是(5)OH－＋H＋=H2O、COeq\o\al(2-,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑Ca2+＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2O解析：溶液中主要含有Na＋、Cl－，还有杂质离子Ca2+、Mg2+、SOeq\o\al(2-,4)，现要对其进一步提纯，得到较纯净的NaCl溶液，需要加入②Na2CO3(aq)除去Ca2+；加入③NaOH(aq)除去Mg2+，加入④BaCl2(aq)除去SOeq\o\al(2-,4)，为了得到纯净的NaCl溶液，不能引入新的杂质离子，后面的试剂要除去前面引入的杂质离子，即Na2CO3(aq)必须在BaCl2(aq)的后面，稀盐酸必须在最后，所以除杂试剂的顺序为：③④②①或④③②①或④②③①，所以试剂a可以是③NaOH(aq)或④BaCl2(aq)，沉淀A为Mg(OH)2或BaSO4，适量d只能是稀盐酸，气体E是二氧化碳，据此回答。(1)由分析知试剂a可以是③NaOH(aq)或④BaCl2(aq)，沉淀A为Mg(OH)2或BaSO4；(2)由分析知试剂a可以是③NaOH(aq)或④BaCl2(aq)，判断试剂a稍过量的实验是保证杂质离子全部除去，所以操作是（加入一定量的试剂a后，充分搅拌静置）在上清液中再加几滴试剂a，若无现象，说明试剂a过量；(3)由分析知Na2CO3(aq)既可以除去溶液中的Ca2+，也可除去过量的Ba2+