Question

19．精制氯化鉀在工業(yè)上可用于制備各種含鉀的化合物．
完成下列填空：
（1）工業(yè)氯化鉀中含有Fe³⁺、SO₄^2-、Br^-等雜質(zhì)離子，可按如下步驟進(jìn)行精制，完成各步內(nèi)容．
①溶解；②加入試劑至Fe³⁺、SO₄^2-沉淀完全，煮沸；③過(guò)濾；④加入鹽酸調(diào)節(jié)pH；⑤通入足量的Cl₂（除Br^-）；⑥蒸干灼燒．
步驟②中，依次加入的沉淀劑是NH₃•H₂O、BaCl₂、K₂CO₃．
證明Fe³⁺已沉淀完全的操作是取樣，滴加KSCN溶液，無(wú)明顯現(xiàn)象．
（2）有人嘗試用工業(yè)制純堿原理來(lái)制備K₂CO₃．他向飽和KCl溶液中依次通入足量的NH₃和CO₂兩種氣體，充分反應(yīng)后有白色晶體析出．將得到的白色晶體洗滌后灼燒，結(jié)果無(wú)任何固體殘留，且產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁．
寫出生成白色晶體的化學(xué)方程式：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃↓．
分析該方法得不到K₂CO₃的原因可能是KHCO₃溶解度較大（大于NH₄HCO₃），無(wú)法從溶液中析出．
（3）用氯化鉀制備氫氧化鉀的常用方法是離子交換膜電解法．氫氧化鉀在陰極區(qū)產(chǎn)生．為了避免兩極產(chǎn)物間發(fā)生副反應(yīng)，位于電解槽中間的離子交換膜應(yīng)阻止陰（填“陰”、“陽(yáng)”或“所有”）離子通過(guò)．
（4）科學(xué)家最近開發(fā)了一種用氯化鉀制氫氧化鉀的方法．其反應(yīng)可分為5步（若干步已合并，條件均省略）．請(qǐng)寫出第⑤步反應(yīng)的化學(xué)方程式．
第①、②步（合并）：2KCl+4HNO₃→2KNO₃+Cl₂+2NO₂+2H₂O
第③、④步（合并）：4KNO₃+2H₂O→4KOH+4NO₂+O₂
第⑤步：4NO₂+O₂+2H₂O→4HNO₃
總反應(yīng)：4KCl+O₂+2H₂O→4KOH+2Cl₂與電解法相比，該方法的優(yōu)勢(shì)可能是能耗低（節(jié)能）．

Answer 1

分析 （1）氯化鉀中含有Fe³⁺、SO₄^2-、Br^-等雜質(zhì)離子，將樣品溶解后先加入NH₃•H₂O除去鐵離子、再加入氯化鋇除去硫酸根離子，再加入碳酸鉀溶液除去鋇離子，煮沸得氫氧化鐵沉淀和硫酸鋇、碳酸鋇，過(guò)濾，濾液中加入鹽酸調(diào)節(jié)pH值，通入足量的氯氣，置換出溴離子，蒸干灼燒得氯化鉀，根據(jù)Fe³⁺與KSCN溶液會(huì)出現(xiàn)血紅色，可以證明Fe³⁺沉淀完全；
（2）根據(jù)工業(yè)制純堿原理可知，向飽和KCl溶液中依次通入足量的氨氣和二氧化碳，得到的白色晶體洗滌后灼燒，結(jié)果無(wú)任何固體殘留，且產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁，則得到的固體應(yīng)為碳酸氫銨，得不到K₂CO₃的原因可能是KHCO₃溶解度大于NH₄HCO₃，所以固體先析出NH₄HCO₃；
（3）電解氯化鉀溶液陽(yáng)極上是溶液中氯離子失電子生成氯氣，陰極上是氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子濃度增大，氫氧化鉀在陰極區(qū)產(chǎn)生；
（4）用氯化鉀制氫氧化鉀，根據(jù)反應(yīng)2KCl+4HNO₃→2KNO₃+Cl₂+2NO₂+2H₂O及4KNO₃+2H₂O→4KOH+4NO₂+O₂可知，再將二氧化氮和氧氣轉(zhuǎn)化成硝酸即可得總反應(yīng)4KCl+O₂+2H₂O→4KOH+2Cl₂，根據(jù)這一方法中的能耗答題．

解答 解：（1）氯化鉀中含有Fe³⁺、SO₄^2-、Br^-等雜質(zhì)離子，將樣品溶解后先加入NH₃•H₂O除去鐵離子、再加入氯化鋇除去硫酸根離子，再加入碳酸鉀溶液除去鋇離子，煮沸得氫氧化鐵沉淀和硫酸鋇、碳酸鋇，過(guò)濾，濾液中加入鹽酸調(diào)節(jié)pH值，通入足量的氯氣，置換出溴離子，蒸干灼燒得氯化鉀，根據(jù)Fe³⁺與KSCN溶液會(huì)出現(xiàn)血紅色，可以證明Fe³⁺沉淀是否完全，其操作為取樣，滴加KSCN溶液，無(wú)明顯現(xiàn)象，證明Fe³⁺已沉淀完全，
故答案為：過(guò)濾；通入足量的Cl₂； BaCl₂；K₂CO₃；取樣，滴加KSCN溶液，無(wú)明顯現(xiàn)象；
（2）根據(jù)工業(yè)制純堿原理可知，向飽和KCl溶液中依次通入足量的氨氣和二氧化碳，得到的白色晶體洗滌后灼燒，結(jié)果無(wú)任何固體殘留，且產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁，則得到的固體應(yīng)為碳酸氫銨，反應(yīng)的方程式為NH₃+CO₂+H₂O→NH₄HCO₃↓，得不到K₂CO₃的原因可能是KHCO₃溶解度大于NH₄HCO₃，所以固體先析出NH₄HCO₃，
故答案為：NH₃；CO₂；NH₃+CO₂+H₂O→NH₄HCO₃↓；KHCO₃溶解度較大（大于NH₄HCO₃），無(wú)法從溶液中析出；
（3）用氯化鉀制備氫氧化鉀的常用方法是離子交換膜電解法．陽(yáng)極上是溶液中氯離子失電子生成氯氣，陰極上是氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子濃度增大，氫氧化鉀在陰極區(qū)產(chǎn)生，為了避免兩極產(chǎn)物間發(fā)生副反應(yīng)，位于電解槽中間的離子交換膜應(yīng)阻止陰離子通過(guò)，
故答案為：陰；陰；
（4）用氯化鉀制氫氧化鉀，根據(jù)反應(yīng)2KCl+4HNO₃=2KNO₃+Cl₂+2NO₂+2H₂O及4KNO₃+2H₂O=4KOH+4NO₂+O₂可知，再將二氧化氮和氧氣轉(zhuǎn)化成硝酸即可得總反應(yīng)4KCl+O₂+2H₂O=4KOH+2Cl₂，所以第⑤步反應(yīng)為4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，在這一方法中的能耗低（節(jié)能），
故答案為：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；能耗低（節(jié)能）．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了混合物的分離和提純，難度中等，注意常見元素化合物知識(shí)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作的靈活運(yùn)用．