Question

18．KNO₃是重要的化工產(chǎn)品，下面是一種已獲得專利的KNO₃制備方法的主要步驟：

（1）反應(yīng)Ⅰ中，CaSO₄與NH₄HCO₃的物質(zhì)的量之比為1：2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaSO₄+2NH₄HCO₃=CaCO₃+（NH₄）₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
（2）反應(yīng)Ⅱ需在干態(tài)、加熱的條件下進(jìn)行，加熱的目的是分離NH₄Cl與K₂SO₄，加快化學(xué)反應(yīng)速率．從反應(yīng)Ⅳ所得混合物中分離出CaSO₄的方法是趁熱過(guò)濾，趁熱過(guò)濾的目的是防止KNO₃結(jié)晶，提高KNO₃的產(chǎn)率．
（3）檢驗(yàn)反應(yīng)Ⅱ所得K₂SO₄中是否混有KCl的方法是：取少量K₂SO₄樣品溶解于水，加入Ba（NO₃）₂溶液至不再產(chǎn)生沉淀，靜置，向上層清液中滴加AgNO₃溶液，若有沉淀生成，說(shuō)明K₂SO₄中混有KCl．
（4）整個(gè)流程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)除（NH₄）₂SO₄外，還有CaSO₄、KNO₃ （填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 反應(yīng)Ⅰ中，CaSO₄與NH₄HCO₃的物質(zhì)的量之比為1：2，由流程題可知生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄和CO₂，過(guò)濾后在濾液的主要成分為（NH₄）₂SO₄，加入KCl，在干態(tài)、加熱的條件下進(jìn)行，分離出氯化銨，可得硫酸鉀，在濾液中加入硝酸鈣，可得到硫酸鈣和硝酸鉀，經(jīng)過(guò)濾、蒸發(fā)、濃縮結(jié)晶可得硝酸鉀，以此解答該題．
（1）反應(yīng)I中，CaSO₄與NH₄HCO₃的物質(zhì)的量之比為1：2，二者反應(yīng)生成碳酸鈣、硫酸銨、二氧化碳和水；
（2）溫度越高反應(yīng)速率越大；硝酸鉀的溶解度隨著溫度升高而增大；
（3）氯離子用硝酸銀溶液檢驗(yàn)，氯離子和銀離子能生成白色沉淀，需排除硫酸根離子的干擾；
（4）整個(gè)流程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)有硫酸鈣和硝酸鉀．

解答 解：（1）反應(yīng)Ⅰ中，CaSO₄與NH₄HCO₃的物質(zhì)的量之比為1：2，由流程題可知生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄和CO₂，由質(zhì)量守恒可知反應(yīng)的方程式為CaSO₄+2NH₄HCO₃=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
故答案為：CaSO₄+2NH₄HCO₃=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）（NH₄）₂SO₄加入KCl，在干態(tài)、加熱的條件下進(jìn)行，可生成易分解的氯化銨，加熱時(shí)氯化銨分解生成氯化氫和氨氣，溫度降低又生成氯化銨，以此可分離出氯化銨，得硫酸鉀，且能加快反應(yīng)的速率；從反應(yīng)Ⅳ所得混合物中分離出CaSO₄的方法是趁熱過(guò)濾，趁熱過(guò)濾的目的是防止KNO₃結(jié)晶，提高KNO₃的產(chǎn)率，
故答案為：分離NH₄Cl與K₂SO₄，加快化學(xué)反應(yīng)速率；防止KNO₃結(jié)晶，提高KNO₃的產(chǎn)率；
（3）檢驗(yàn)反應(yīng)Ⅱ所得K₂SO₄中是否混有KCl，應(yīng)先加入硝酸鋇時(shí)硫酸鉀完全轉(zhuǎn)化為硫酸鋇沉淀，以免干擾氯離子的檢驗(yàn)，然后再加入硝酸銀檢驗(yàn)氯化鉀，操作方法為加入Ba（NO₃）₂溶液至不再產(chǎn)生沉淀，靜置，向上層清液中滴加AgNO₃溶液，若有沉淀生成，說(shuō)明K₂SO₄中混有KCl，
故答案為：加入Ba（NO₃）₂溶液至不再產(chǎn)生沉淀，靜置，向上層清液中滴加AgNO₃溶液，若有沉淀生成，說(shuō)明K₂SO₄中混有KCl；
（4）整個(gè)流程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)除（NH₄）₂SO₄外，還有CaSO₄、KNO₃，
故答案為：CaSO₄、KNO₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力的考查，為高考常見(jiàn)題型，注意根據(jù)流程圖把握實(shí)驗(yàn)的原理和操作方法，題目難度中等．