Question

高氯酸鉀廣泛用于火箭及熱電池業．實驗室制取高氯酸鉀的原理與蘇教版《實驗化學》中“硝酸鉀晶體的制備”相同，步驟為：稱取一定質量的KCl、NaClO₄加熱溶解，經冷卻結晶、過濾、濾出晶體用蒸餾水多次洗滌及真空干燥得到．
（1）寫出實驗室制取高氯酸鉀的化學方程式：

 

．
（2）用蒸餾水多次洗滌晶體的目的是

 

．
（3）稱取29.8gKCl和34.0gNaNO₃放入250mL燒杯中，再加入70.0g蒸餾水，制備KNO₃晶體，I，使固體全部溶解．II，在100°C時蒸發掉50.0g水，維持該溫度，趁熱過濾析出晶體m₁g．III，冷卻結晶：待濾液冷卻至室溫（實驗時室溫為10°C）后，進行減壓過濾．得KNO₃粗產品m₂g．IV，重結晶得KNO₃純品m₃g．
查閱資料：文獻中查得，四種鹽在不同溫度下的溶解度（S/g）如下表：

	NaNO3	KNO3	NaCl	KCl
10°C	80.5	20.9	35.7	31.0
100°C	175	246	39.1	56.6

①操作III中采用減壓過濾，裝置如圖所示，儀器A和B的名稱分別是

 

，
②該裝置有三處錯誤，分別是

 

，
③若實驗過程中發現倒吸現象，應采取的措施是

 

．
（4）KNO₃晶體純品的產率

 

．

Answer 1

分析：（1）依據題干信息和圖表中溶解度大小分析判斷寫出反應化學方程式；
（2）用蒸餾水多次洗滌晶體的目的是洗去晶體表面的雜質；
（3）①減壓過濾的操作優點是：可加快過濾速度，并能得到較干燥的沉淀；根據圖片判斷所用儀器；
②依據減壓過濾的操作要點進行解答；
③若實驗過程中發現倒吸現象，應采取的措施是打開開關閥K或拔掉吸濾瓶與安全瓶之間的橡膠管；
（4）先根據氯化鉀和硝酸鈉的質量計算其物質的量，把氯化鉀和硝酸鈉的混合溶液看成氯化鈉和硝酸鉀的混合溶液，求出理論產出硝酸鉀的質量，根據100℃時，硝酸鉀的溶解度判斷是否析出硝酸鉀及析出的固體質量；再根據10℃時硝酸鉀的溶解度判斷是否有固體析出及析出的固體質量，然后求KNO₃晶體純品的產率；

解答：解：（1）實驗室制取高氯酸鉀的步驟為：稱取一定質量的KCl、NaClO₄溶解，然后混合，氯酸鉀溶解度小于氯酸鈉，反應得到氯酸鉀，反應的化學方程式為NaClO₄+KCl═KClO₄↓+NaCl；經冷卻、過濾、濾出晶體用蒸餾水多次洗滌及真空干燥得到；
故答案為：NaClO₄+KCl═KClO₄↓+NaCl；
（2）用蒸餾水多次洗滌晶體的目的是洗去晶體表面的可溶性的雜質如鈉離子、氯離子等，
故答案為：盡可能除去溶解度較大的雜質；
（3）①操作III中采用減壓過濾操作優點是：可加快過濾速度，并能得到較干燥的沉淀．根據圖片知，儀器A和B的名稱分別是布氏漏斗和吸濾瓶，
故答案為：布氏漏斗和吸濾瓶；
②布氏漏斗上的橡膠塞插入吸濾瓶內不能太長，為了防止液體沿著漏斗下端從支管口抽進去，需布氏漏斗的頸口斜面與吸濾瓶支管口相對，安全瓶內左側導管不能太長，
故答案為：布氏漏斗上的橡膠塞插入吸濾瓶內過長、布氏漏斗的頸口斜面未與吸濾瓶支管口相對、安全瓶內左側導管太長；
③若實驗過程中發現倒吸現象，應采取的措施是打開開關閥K或拔掉吸濾瓶與安全瓶之間的橡膠管，
故答案為：打開開關閥K或拔掉吸濾瓶與安全瓶之間的橡膠管；
（4）29.8g KCl的物質的量=

29.8g

74.5g/mol

=0.4mol；34.0g NaNO₃的物質的量=

34.0g

85g/mol

=0.4mol
氯化鉀和硝酸鈉不反應，所以氯化鉀和硝酸鈉的混合溶液可看作是氯化鈉和硝酸鉀的混合溶液，硝酸鉀和氯化鈉的物質的量還是0.4mol，硝酸鉀的質量為40.4g，氯化鈉的質量為23.4g．100℃時，20g水中溶有硝酸鉀的質量為246g×

1

5

=49.2g＞40.4g，所以硝酸鉀形成的是不飽和溶液，10℃時，20g水中溶有硝酸鉀的質量為20.9g×

1

5

=4.18g＜40.4g，所以析出硝酸鉀的質量為40.4g-4.18g=36.22g；所以KNO₃晶體純品的產率

36.22g

40.4g

×100%=89.65%
故答案為：89.65%；

點評：本題考查了物質的分離和提純等知識點，綜合性較強，掌握減壓過濾操作、有關結晶的計算是解答本題的關鍵，本題難度較大．