Question

精制氯化鉀在工業(yè)上可用于制備各種含鉀的化合物。完成下列填空：

（1）工業(yè)氯化鉀中含有Fe³⁺、SO₄^2—、Br^—等雜質(zhì)離子，可按如下步驟進(jìn)行精制，完成各步內(nèi)容。

①溶解；②加入試劑至Fe³⁺、SO₄^2—沉淀完全，煮沸；③_____________________；④加入鹽酸調(diào)節(jié)pH；

⑤___________________（除Br^—）；⑥蒸干灼燒。

步驟②中，依次加入的沉淀劑是NH₃·H₂O、________、________。

證明Fe³⁺已沉淀完全的操作是_________________________________________________。

（2）有人嘗試用工業(yè)制純堿原理來(lái)制備K₂CO₃。他向飽和KCl溶液中依次通入足量的______和______兩種氣體，充分反應(yīng)后有白色晶體析出。將得到的白色晶體洗滌后灼燒，結(jié)果無(wú)任何固體殘留，且產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁。

寫(xiě)出生成白色晶體的化學(xué)方程式：___________________________________________。

分析該方法得不到K₂CO₃的原因可能是_______________________________________。

（3） 用氯化鉀制備氫氧化鉀的常用方法是離子交換膜電解法。氫氧化鉀在_________極區(qū)產(chǎn)生。為了避免兩極產(chǎn)物間發(fā)生副反應(yīng)，位于電解槽中間的離子交換膜應(yīng)阻止_______（填“陰”、“陽(yáng)”或“所有”）離子通過(guò)。

（4）科學(xué)家最近開(kāi)發(fā)了一種用氯化鉀制氫氧化鉀的方法。其反應(yīng)可分為5步（若干步已合并，條件均省略）。請(qǐng)寫(xiě)出第⑤步反應(yīng)的化學(xué)方程式。

第①、②步（合并）：2KCl + 4HNO₃ → 2KNO₃ + Cl₂ + 2NO₂ + 2H₂O

第③、④步（合并）：4KNO₃ + 2H₂O → 4KOH + 4NO₂ + O₂

第⑤步：____________________________________________

總反應(yīng)：4KCl + O₂ + 2H₂O → 4KOH + 2Cl₂

與電解法相比，該方法的優(yōu)勢(shì)可能是______________。

 

Answer 1

【答案】

（本題共12分）（1）過(guò)濾（1分）；通入足量的Cl₂（1分） BaCl₂（1分）、K₂CO₃（1分）；取樣，滴加KSCN溶液，無(wú)明顯現(xiàn)象（1分）；

（2）NH₃、CO₂（共1分）NH₃ + CO₂ + H₂O → NH₄HCO₃↓（1分）

KHCO₃溶解度較大（大于NH₄HCO₃），無(wú)法從溶液中析出（1分）

（3）陰（1分）；陰（1分）  （4）4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃（1分）能耗低（節(jié)能）（1分）

【解析】

試題分析：（1）當(dāng)沉淀完全后，需要通過(guò)過(guò)濾分離出沉淀；溴離子具有還原性，又因?yàn)椴荒芤�入新的雜質(zhì)，所以可以通入足量氯氣除去溴離子；氨水除去鐵離子，SO₄^2－應(yīng)該有Ba^2＋除去，過(guò)量的Ba^2＋用碳酸鉀除去，過(guò)濾后加入鹽酸酸化即可除去過(guò)量的碳酸鉀；鐵離子檢驗(yàn)一般用KSCN溶液，所以證明Fe³⁺已沉淀完全的操作是取樣，滴加KSCN溶液，無(wú)明顯現(xiàn)象。

（2）根據(jù)侯氏制堿法原理可知，應(yīng)該向飽和KCl溶液中依次通入足量的氨氣后CO₂。將得到的白色晶體洗滌后灼燒，結(jié)果無(wú)任何固體殘留，且產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁，這說(shuō)明該晶體一定不是碳酸氫鉀，而是碳酸氫銨，因此生成碳酸氫銨的化學(xué)方程式是NH₃+CO₂+H₂O→NH₄HCO₃↓。由于KHCO₃溶解度較大（大于NH₄HCO₃），無(wú)法從溶液中析出，因此得不到碳酸氫鉀，故而也得不到碳酸鉀。

（3）惰性電極電解氯化鉀溶液時(shí)，氯離子在陽(yáng)極放電，生成氯氣。陰極是氫離子放電生成氫氣，同時(shí)破壞了陰極周?chē)�水的電離平衡，所以氫氧化鉀在陰極區(qū)產(chǎn)生。由于陽(yáng)極生成的氯氣能和氫氧化鉀反應(yīng)生成氯化鉀、次氯酸鉀和水，所以要防止該副反應(yīng)發(fā)生，應(yīng)該阻止OH^－向陽(yáng)極移動(dòng)，所以位于電解槽中間的離子交換膜應(yīng)阻止陰離子通過(guò)。

（4）根據(jù)已知反應(yīng)2KCl + 4HNO₃ → 2KNO₃ + Cl₂ + 2NO₂ + 2H₂O、4KNO₃ + 2H₂O → 4KOH + 4NO₂ + O₂陽(yáng)極總反應(yīng)式4KCl + O₂ + 2H₂O → 4KOH + 2Cl₂可知，硝酸和NO₂是多余的，因此第⑤步反應(yīng)應(yīng)該是NO₂生成硝酸的化合反應(yīng)，即4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃。因此與電解法相比，該方法的優(yōu)勢(shì)可能是能耗低（節(jié)能）。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)的分離與提純；鐵離子檢驗(yàn)；侯氏制堿法；電解原理應(yīng)用以及實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)等