Question

KNO₃是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KNO₃制备方法的主要步骤：

（1）反应Ⅰ中，CaSO₄与NH₄HCO₃的物质的量之比为1：2，该反应的化学方程式为

 

．
（2）反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是

 

；从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO₄的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是

 

．
（3）检验反应Ⅱ所得K₂SO₄中是否混有KCl的方法是：取少量K₂SO₄样品溶解于水，

 

．
（4）整个流程中，可循环利用的物质除（NH₄）₂SO₄外，还有

 

（填化学式）．
（5）将硝酸与浓KCl溶液混合，也可得到KNO₃，同时生成等体积的气体A和气体B．B是三原子分子，B与O₂反应生成1体积黄绿色气体A和2体积红棕色气体C．B的分子式为

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：反应Ⅰ中，CaSO₄与NH₄HCO₃的物质的量之比为1：2，由流程题可知生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄和CO₂，过滤后在滤液的主要成分为（NH₄）₂SO₄，加入KCl，在干态、加热的条件下进行，分离出氯化铵，可得硫酸钾，在滤液中加入硝酸钙，可得到硫酸钙和硝酸钾，经过滤、蒸发、浓缩结晶可得硝酸钾，以此解答该题．

解答： 解：（1）反应Ⅰ中，CaSO₄与NH₄HCO₃的物质的量之比为1：2，由流程题可知生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄和CO₂，由质量守恒可知反应的方程式为CaSO₄+2NH₄HCO₃=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
故答案为：CaSO₄+2NH₄HCO₃=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）（NH₄）₂SO₄加入KCl，在干态、加热的条件下进行，可生成易分解的氯化铵，加热时氯化铵分解生成氯化氢和氨气，温度降低又生成氯化铵，以此可分离出氯化铵，得硫酸钾，且能加快反应的速率；从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO₄的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是防止KNO₃结晶，提高KNO₃的产率，
故答案为：分离NH₄Cl与K₂SO₄，加快化学反应速率；防止KNO₃结晶，提高KNO₃的产率；
（3）检验反应Ⅱ所得K₂SO₄中是否混有KCl，应先加入硝酸钡时硫酸钾完全转化为硫酸钡沉淀，以免干扰氯离子的检验，然后再加入硝酸银检验氯化钾，操作方法为加入Ba（NO₃）₂溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgNO₃溶液，若有沉淀生成，说明K₂SO₄中混有KCl，
故答案为：加入Ba（NO₃）₂溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgNO₃溶液，若有沉淀生成，说明K₂SO₄中混有KCl；
（4）整个流程中，可循环利用的物质除（NH₄）₂SO₄外，还有CaSO₄、KNO₃，故答案为：CaSO₄、KNO₃；
（5）B是三原子分子，B与O₂反应生成1体积气体A和2体积红棕色气体C，C应为NO₂，黄绿色气体应为Cl₂，
则B中含有N元素和Cl元素，反应的方程式应为2B+O₂=Cl₂+2NO₂，可知B的分子式为NOCl，
故答案为：NOCl．

点评：本题考查物质的制备实验方案的设计，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，为高考常见题型，注意根据流程图把握实验的原理和操作方法，难度较大．