Question

3．KNO₃是重要的化工產品，下面是一種己獲得專利的KNO₃制備方法的主要步驟：

（1）反應Ⅰ中，CaSO₄與NH₄HCO₃的物質的量之比為1：2，該反應的化學方程式為CaSO₄+2NH₄HCO₃=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）反應Ⅱ需在干態(tài)、加熱的條件下進行，加熱的目的是分離NH₄Cl與K₂SO₄，加快化學反應速率；從反應Ⅳ所得混合物中分離出CaSO₄的方法是趁熱過濾，趁熱過濾的目的是防止KNO₃結晶，提高KNO₃的產率；
（3）檢驗反應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溶液至不再產生沉淀，靜置，向上層清液中滴加AgNO₃溶液，若有沉淀生成，說明K₂SO₄中混有KCl；
（4）整個流程中，可循環(huán)利用的物質有（NH₄）₂SO₄、CaSO₄、KNO₃（填化學式）．
（5）將硝酸與濃KCl溶液混合，也可得到KNO₃，同時生成等體積的氣體A和氣體B．B是三原子分子，B與O₂反應生成1體積黃綠色氣體A和2體積紅棕色氣體C．B的分子式為NOCl，寫出硝酸與濃KCl溶液反應的化學方程式4HNO₃+3KCl═3KNO₃+Cl₂↑+NOCl↑+2H₂O．

Answer 1

分析 反應Ⅰ中，CaSO₄與NH₄HCO₃的物質的量之比為1：2，由流程題可知生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄和CO₂，過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，經過濾、蒸發(fā)、濃縮結晶可得硝酸鉀，
反應III中碳酸鈣和硝酸反應生成硝酸鈣和二氧化碳；
（5）將硝酸與濃KCl溶液混合，也可得到KNO₃，同時生成等體積的氣體A和氣體B，B是三原子分子，B與O₂反應生成1體積黃綠色氣體A和2體積紅棕色氣體C，A是氯氣、C是NO₂，根據(jù)原子守恒知，B是NOCl，
根據(jù)反應物和生成物書寫方程式．

解答 解：反應Ⅰ中，CaSO₄與NH₄HCO₃的物質的量之比為1：2，由流程題可知生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄和CO₂，過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，經過濾、蒸發(fā)、濃縮結晶可得硝酸鉀，
反應III中碳酸鈣和硝酸反應生成硝酸鈣和二氧化碳；
（1）反應Ⅰ中，CaSO₄與NH₄HCO₃的物質的量之比為1：2，由流程題可知生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄和CO₂，由質量守恒可知反應的方程式為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)、加熱的條件下進行，可生成易分解的氯化銨，加熱時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，且能加快反應的速率；從反應Ⅳ所得混合物中分離出CaSO₄的方法是趁熱過濾，趁熱過濾的目的是防止KNO₃結晶，提高KNO₃的產率，
故答案為：分離NH₄Cl與K₂SO₄，加快化學反應速率；防止KNO₃結晶，提高KNO₃的產率；
（3）檢驗反應Ⅱ所得K₂SO₄中是否混有KCl，應先加入硝酸鋇時硫酸鉀完全轉化為硫酸鋇沉淀，以免干擾氯離子的檢驗，然后再加入硝酸銀檢驗氯化鉀，操作方法為加入Ba（NO₃）₂溶液至不再產生沉淀，靜置，向上層清液中滴加AgNO₃溶液，若有沉淀生成，說明K₂SO₄中混有KCl，
故答案為：加入Ba（NO₃）₂溶液至不再產生沉淀，靜置，向上層清液中滴加AgNO₃溶液，若有沉淀生成，說明K₂SO₄中混有KCl；
（4）整個流程中，可循環(huán)利用的物質有（NH₄）₂SO₄、CaSO₄、KNO₃，故答案為：（NH₄）₂SO₄、CaSO₄、KNO₃；
（5）B是三原子分子，B與O₂反應生成1體積氣體A和2體積紅棕色氣體C，C應為NO₂，黃綠色氣體應為Cl₂，
則B中含有N元素和Cl元素，結合原子守恒得反應的方程式應為2B+O₂=Cl₂+2NO₂，可知B的分子式為NOCl，
所以硝酸與濃KCl溶液反應的化學方程式為4HNO₃+3KCl═3KNO₃+Cl₂↑+NOCl↑+2H₂O，
故答案為：NOCl；4HNO₃+3KCl═3KNO₃+Cl₂↑+NOCl↑+2H₂O．

點評 本題考查物質的制備實驗方案的設計，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，明確流程圖中發(fā)生的反應及基本操作方法是解本題關鍵，知道各部分物質成分，題目難度中等．