Question

【題目】在廢水處理、粗鹽提純等過程中通常會涉及離子檢驗、除雜等過程。

（1）某工廠廢水只含Na+、K+、Cu2+、Ba2+、Mg2+、OH-、CO32-中的若干種。實驗小組對廢水進行了檢測：

步驟1：對廢水進行觀察,廢水為無色澄清液體。

步驟2：取少量廢水，向水樣中加入過量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，靜置。

步驟3：取少量步驟2所得上層清液，向其中滴加酚酞，溶液變紅。

①由步驟1可得的結論是____。

②步驟2中所發生反應的離子方程式為___。

③實驗中不能確定是否存在的離子是____。

④請設計實驗方案對溶液中還未能確定的離子進行檢測，方法是：___。

（2）某粗鹽溶液經檢測其中含有的雜質離子是Ca2+、Mg2+、Br-、SO42-。實驗小組經過下列實驗過程最終獲得NaCl晶體：

步驟1：向溶液中加入試劑除去Ca2+、Mg2+和SO42-，過濾，向濾液中加入鹽酸至無氣泡產生。

步驟2：向步驟1所得溶液中通入適量的氣體X,充分反應后加入CCl4，振蕩后分液。

步驟3：將步驟2所得水層蒸發結晶。

①按使用順序寫出步驟1所用試劑的化學式：_____。

②步驟2中發生反應的離子方程式為_____。

Answer 1

【答案】廢水中不存在Cu2+ CO32-+Ba2+BaCO3↓ Na+、K+ 用潔凈的鉑絲(或鐵絲)蘸取廢水，在無色火焰上灼燒，若火焰為黃色，則含有Na+，再透過藍色的鈷玻璃繼續觀察，若火焰為紫色，則含有K+ NaOH、BaCl2、Na2CO3(或BaCl2、Na2CO3、NaOH或BaCl2、NaOH、Na2CO3) Cl2+2Br-Br2+2Cl-

【解析】

（1）根據離子共存的原則進行分析；

（2）根據鎂離子會與氫氧根離子和碳酸根離子生成沉淀，鈣離子會與碳酸根離子生成沉淀，硫酸根離子會與鋇離子生成沉淀，加入鹽酸可以除去過量的碳酸鈉和氫氧化鈉等進行分析。

（1）廢水中Mg2+與CO32-、OH-不能共存，Ba2+與CO32-不能大量共存；由步驟1可知廢水為無色澄清液體，則廢水中一定不含有Cu2+，由步驟2可知，加入過量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，則沉淀為碳酸鋇沉淀，則廢水中一定含有CO32-，一定不含有Ba2+和Mg2+，由步驟3可知，滴加酚酞，溶液變紅，說明廢水顯堿性，則廢水中一定含有OH-，廢水中不能確定是否含有Na+和K+。

①由分析可知步驟1可得的結論是廢水中不存在Cu2+，故答案為：廢水中不存在Cu2+。

②由分析可知步驟2中Ba2+與CO32-反應生成碳酸鋇沉淀，反應的離子方程式為CO32-+Ba2+=BaCO3↓，故答案為：CO32-+Ba2+=BaCO3↓。

③由分析可知實驗中不能確定是否存在的離子是Na+、K+，故答案為：Na+、K+。

④溶液中還未能確定的離子為Na+、K+，檢驗Na+、K+，通常使用焰色反應，方法是：用潔凈的鉑絲(或鐵絲)蘸取廢水，在無色火焰上灼燒，若火焰為黃色，則含有Na+，再透過藍色的鈷玻璃繼續觀察，若火焰為紫色，則含有K+，故答案為：用潔凈的鉑絲(或鐵絲)蘸取廢水，在無色火焰上灼燒，若火焰為黃色，則含有Na+，再透過藍色的鈷玻璃繼續觀察，若火焰為紫色，則含有K+。

（2）要先用BaCl2除SO42-離子，然后再用Na2CO3除Ca2+，Na2CO3還可以除去過量的Ba2+，所以Na2CO3一定加在BaCl2的后面，如果加反了，過量的Ba2+就沒法除去，至于加NaOH除去Mg2+順序不受限制，因為過量的NaOH加HCl就可以調節了，只要將三種離子除完了，過濾就行了，最后加鹽酸除去過量的氫氧根離子碳酸根離子，將濾液蒸發結晶得到氯化鈉晶體。

①由分析可知，步驟1中按使用順序所用試劑的化學式為NaOH、BaCl2、Na2CO3(或BaCl2、Na2CO3、NaOH或BaCl2、NaOH、Na2CO3)，故答案為：NaOH、BaCl2、Na2CO3(或BaCl2、Na2CO3、NaOH或BaCl2、NaOH、Na2CO3)。

②粗鹽溶液中含有Br-，可以通入適量的氯氣，氯氣與Br-發生氧化還原反應生成Br2，反應的離子方程式為：Cl2+2Br-=Br2+2Cl-，反應后加入CCl4，振蕩后分液，故答案為：Cl2+2Br-=Br2+2Cl-。