Question

某光鹵石（KCl·MgCl₂·6H₂O）樣品中含有不跟NaOH溶液及鹽酸反應的雜質。某校化學課外活動研究小組現欲測定此樣品中含KCl·MgCl₂·6H₂O的質量分數，經討論有多種實驗方案。

請根據提供的實驗試劑和儀器（所需的儀器任選），選擇精確度較高的實驗方案，簡要寫出第二步以后的實驗步驟和實驗結果。

一、可選用的實驗試劑：

（1）a mol·L^－1的NaOH溶液

（2）b mol·L^－1的Na₂CO₃溶液

（3）c mol·L^－1的HCl溶液

（4）d mol·L^－1的AgNO₃溶液

（5）酚酞試液

（6）紫色石蕊試液

二、實驗步驟：

第一步：稱取m g樣品，放入250 mL燒杯中，加適量水溶解；

第二步：……

三、計算樣品中KCl·MgCl₂·6H₂O的質量分數表達式______________________。

Answer 1

解析：本題以光鹵石樣品中KCl·MgCl₂·6H₂O的質量分數測定為題設情景，通過設置的多重性實驗途徑和具體細節，考查學生思維廣闊性、周密性、深刻性及批判性。本題為一開放性實驗題。

解題思路：

（1）由條件找關系：

可能的離子反應：

Mg^2＋＋2OH^－====Mg（OH）₂↓  Mg^2＋＋====MgCO₃↓

Ag^＋＋Cl^－====AgCl↓與KCl·MgCl₂·6H₂O可能構成的關系式有：

2OH^－→Mg^2＋→Mg（OH）₂↓    KCl·MgCl₂·6H₂O

→Mg^2＋→MgCO₃↓    KCl·MgCl₂·6H₂O

Ag^＋→Cl^－→AgCl↓    1/3KCl·MgCl₂·6H₂O

由上述關系可見，求KCl·MgCl₂·6H₂O的量，可從所加試劑的量入手，也可用生成沉淀的質量進行計算來求得。

（2）由難易定最佳：

測定沉淀的質量：需要經過過濾、洗滌、烘干，步驟多，誤差較大；

測定所加試劑的量：可通過滴定法，精確度較高，操作較簡便。

（3）看細節圖周密：

①為了使沉淀完全，沉淀劑必須過量；過量的試劑必須準確測出，涉及的實驗步驟要盡可能少。

②中和滴定中指示劑的選擇也很關鍵。僅僅從中和反應本身來講，甲基橙、酚酞皆可用，但在此實驗中影響到實驗操作的難易。如選甲基橙作滴定過量堿的指求劑，就必須對生成的Mg（OH）₂沉淀進行過濾、洗滌且將洗滌液合并后，再進行滴定；如選酚酞試液作指示劑，Mg（OH）₂沉淀就無需過濾，因為酚酞變色范圍在pH＝8～10之間，滴定到終點時，Mg（OH）₂的沉淀不會溶解。

答案：第二步：加入A mL a mol·L^－1的NaOH溶液（過量）充分反應，過濾并洗滌沉淀；

第三步：將溶液和洗滌液全部注入錐形瓶中，滴加酚酞指示劑2～3滴；

第四步：用c mol·L^－1的HCl溶液滴定至由淺紅色變為無色，消耗HCl溶液b mL。

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