Question

【題目】氯酸鉀用途較廣，用于炸藥、高級安全火柴、氧化劑及火箭、導彈推進劑等。工業制備氯酸鉀有以下兩種方法

方法一：電解熱的飽和食鹽水可以制得到氯酸鈉，再與一定量的氯化鉀進行復分解反應，即可得到硫酸鉀，流程圖如下：

(1)①鹽水精制時所加四種試劑是為了除去粗鹽水中含有的_______等雜質離子，需將粗鹽溶解后，按順序加入藥品進行沉淀、過濾等。加入藥品的順序可以是_______________。

②加入足量純堿時，會有部分BaSO4轉化成BaCO3。若l.0L BaSO4的懸濁液中含0.010 mol BaSO4固體，需加入_______摩爾Na2CO3才能將BaSO4完全轉化為BaCO3。 (已知/Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=5.5×10-9)

(2)電解熱飽和NaCl溶液的離子方程式為__________。 通電開始后，陰極附近溶液pH會________(填“增大”“減小”或“不變”)。

(3)過濾用到的三個玻璃儀器為________________________。

(4)過濾后濾液仍然渾濁的可能的操作原因：向漏斗中加液體時液面高于濾紙邊緣；______________。

(5)將得到的氯酸鈉與一定量的氯化鉀進行復分解反應， KCl+NaC1O3 = KC1O3+NaCl。已知四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)變化曲線如下圖所示。反應液經冷卻至35℃以下時可析出氯酸鉀晶體，原因是_______。在冷卻降溫析出KC1O3過程中，常伴有NaCl析出，分離出母液,將粗氯酸鉀進行進一步提純的方法是______________，操作步驟是蒸發濃縮、__________、過濾、洗滌、干燥，最后制得氯酸鉀成品。

方法二：用熱的石灰乳和氯氣反應，再和氯化鉀復分解反應制備：

(6)①C12轉化為Ca(C1O3)2的化學方程式為_______________。

②提高Cl2轉化為Ca(C1O3)2的轉化率的可行措施有_________________。(填一條即可）

Answer 1

【答案】 Ca2+、Mg2+、SO42- 燒堿、氯化鋇、碳酸鈉，鹽酸(可寫化學式，合理順序即可) 0.51mol C1-+3H2OC1O3-+3H2↑ 增大 普通漏斗、玻璃棒、燒杯 玻璃棒下端靠在濾紙的單層處,導致濾紙破損 氯酸鉀溶解度最小，且溶解度隨溫度降低而減小 重結晶 冷卻結晶 6Ca(OH)2+6Cl2=Ca(C1O3)2+5CaCl2+6H2O 適當減緩通入Cl2的速率或充分攪拌等

【解析】(1)①NaOH是為除去Mg2+，氯化鋇是為了除去SO42-，純堿是為了除去Ca2+和過量的Ba2+，稀鹽酸是為了除去OH-和CO32-，鹽水精制時所加四種試劑是為了除去粗鹽水中含有的Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質離子；除去粗鹽中的Mg2+，使用的除雜試劑是過量的NaOH溶液；除SO42-使用的是過量的BaCl2；除Ca2+和過量的Ba2+使用的是Na2CO3，由于Na2CO3的目的是除去Ca2+和過量的Ba2+，故Na2CO3的加入必須在BaCl2之后，待沉淀完全后，過濾除去生成的沉淀，此時溶液中的雜質離子是OH-和CO32-，故加入過量的鹽酸即可除去，加入藥品的順序可以是燒堿、氯化鋇、碳酸鈉、鹽酸或氯化鋇、燒堿、碳酸鈉、鹽酸或、氯化鋇、碳酸鈉、燒堿、鹽酸；

②溶液中SO42-的濃度為0.01mol/L，根據CO32-+BaSO4=BaCO3+SO42-當開始有BaCO3沉淀時，K===0.02，則c（CO32-）=0.5 mol/L，此時溶液中Na2CO3的物質的量為0.5 mol/L×1L=0.5mol，轉化的BaSO4為0.01mol，再需要0.5mol+0.01mol=0.51molNa2CO3才能將BaSO4完全轉化為BaCO3；

(2)電解熱飽和NaCl溶液生成氯酸鈉和氫氣，發生反應的離子方程式為C1-+3H2OC1O3-+3H2↑； 通電開始后，陰極水電離的H+失電子被氧化為H2，促進水的電離，產生大量OH-，則陰極附近溶液pH會增大；

(3)過濾操作需要用到的三個玻璃儀器為普通漏斗、玻璃棒、燒杯；

(4)操作操作過程中如果向漏斗中加液體時液面高于濾紙邊緣、玻璃棒下端靠在濾紙的單層處,導致濾紙破損等原因，會造成濾液仍然渾濁；

(5)因35℃以下氯酸鉀溶解度最小，且溶解度隨溫度降低而減小，將反應液冷卻至35℃以下時可析出氯酸鉀晶體；因為NaCl的溶解度隨溫度變化不明顯，混有NaCl的氯酸鉀樣品可通過重結晶進一步提純，具體操作是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，最后制得氯酸鉀成品；

方法二：用熱的石灰乳和氯氣反應，再和氯化鉀復分解反應制備：

(6)①C12與熱的石灰乳反應生成Ca(C1O3)2和CaCl2，根據電子守恒和原子守恒，發生反應的化學方程式為6Ca(OH)2+6Cl2=Ca(C1O3)2+5CaCl2+6H2O ；

②反應過程中可以通過適當減緩通入Cl2的速率或充分攪拌等措施提高Cl2轉化為Ca(C1O3)2的轉化率。