Question

20．南美洲干旱地区有智利硝石，是制取炸药的重要原料，其主要成分是NaNO₃，还含少量NaIO₃等可溶盐和不溶物．NaNO₃溶于水时溶液的温度降低．
（1）以下操作可从智利硝石分离出NaNO₃：溶解、过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（2）用NaNO₃和浓硫酸反应可以制取硝酸，反应的化学方程式为NaNO₃+H₂SO₄=NaHSO₄+HNO₃↑；热的硝酸会腐蚀橡胶，制取装置中应该用磨砂接口代替胶管和胶塞．
（3）分离出的NaIO₃可通过以下反应制得I₂：4NaIO₃+10NaHSO₃→7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2I₂+2H₂O．简述从反应后得到的混合物中分离出I₂的操作加四氯化碳萃取、分液、水浴蒸馏．NaHSO₃过多或过少，I₂的产率都会降低，当NaIO₃与NaHSO₃的物质的量之比为1：2.6时，I₂的产率为80%．
（4）智利硝石资源有限（曾引起过南太平洋战争），现在工业上制NaNO₃主要采用化学合成的方法，涉及的工业制备有（请结合课本知识回答）合成氨、制硝酸、氯碱工业等；写出工业制硝酸的化学方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃．

Answer 1

分析 （1）智利硝石其主要成分是NaNO₃，还含少量NaIO₃等可溶盐和不溶物，从智利硝石分离出NaNO₃，的实验步骤为溶解过滤除去不溶性杂质，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥分离得到较纯净的硝酸钠；
（2）用NaNO₃和浓硫酸反应可以生成硝酸和硫酸氢钠，硝酸具有氢氧化性能氧化橡胶；
（3）反应后的物质为硫酸钠、硫酸、碘单质和水，分离碘单质，可以显溶于水，溶解后利用碘单质溶解度在有机溶剂中比在水中大，采取萃取分液的方法，分离
得到有机层，应用蒸馏的方法分离出碘单质，4NaIO₃+10NaHSO₃→7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2I₂+2H₂O，当NaIO₃与NaHSO₃的物质的量之比为1：2.6时，结合化学方程式定量关系可知，亚硫酸氢钠过量，生成的碘单质会氧化亚硫酸氢钠，碘单质产率=$\frac{实际量}{理论量}$×100%；
（4）现在工业上制NaNO₃主要采用化学合成的方法，涉及的工业制备有氮气和氢气合成氨，氨气催化氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮已化为二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，为充分吸收通入水中的氧气和一氧化氮体积比为3：4．

解答 解：（1）智利硝石其主要成分是NaNO₃，还含少量NaIO₃等可溶盐和不溶物，从智利硝石分离出NaNO₃，的实验步骤为溶解过滤除去不溶性杂质，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥分离得到较纯净的硝酸钠，
故答案为：过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
（2）用NaNO₃和浓硫酸反应可以生成硝酸和硫酸氢钠，反应的化学方程式为：NaNO₃+H₂SO₄=NaHSO₄+HNO₃↑，硝酸具有氢氧化性能氧化橡胶，热的硝酸会腐蚀橡胶，制取装置中应该用磨砂接口代替胶管和胶塞，
故答案为：NaNO₃+H₂SO₄=NaHSO₄+HNO₃↑；磨砂接口；
（3）反应后的物质为硫酸钠、硫酸、碘单质和水，分离碘单质，可以显溶于水，溶解后利用碘单质溶解度在有机溶剂中比在水中大，采取萃取分液的方法，分离
得到有机层，应用蒸馏的方法分离出碘单质，分离出I₂的操作加四氯化碳萃取、分液、水浴蒸馏，NaHSO₃过多或过少，I₂的产率都会降低，当NaIO₃与NaHSO₃的物质的量之比为1：2.6时，
4NaIO₃+10NaHSO₃=7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2I₂+2H₂O，
4       10                    2
1mol    2.5mol                0.5mol
过量的亚硫酸氢钠和生成的碘单质发生反应，2I₂+2NaHSO₃+2H₂O=Na₂SO₄+4HI+H₂SO₄，
                                   2     2
                                 0.1mol  0.1mol
I₂的产率=$\frac{0.5mol-0.1mol}{0.5mol}$×100%=80%；
故答案为：加四氯化碳萃取、分液、水浴蒸馏；80%；
（4）现在工业上制NaNO₃主要采用化学合成的方法，涉及的工业制备有氮气和氢气合成氨，氨气催化氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮氧化为二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，为充分吸收通入水中的氧气和一氧化氮体积比为3：4，工业制硝酸的化学方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃；
故答案为：合成氨；氯碱工业；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃．

点评 本题考查了氮及其化合物性质的分析应用，主要是化学实验基本操作，物质分离提纯，氧化还原反应的实质理解应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．