Question

【題目】為了將混有K2SO4、MgSO4的KNO3固體提純，并制得純凈的KNO3溶液，某學生設計如下實驗方案：

（1）操作①為_____________________；

（2）操作②③④加入的試劑依次可以為：___________、____________、____________。

（3）如何判斷SO42-已除盡，簡述實驗操作_________________________。

（4）實驗過程中產生的多次沉淀__________(填“需要”或“不需要”)多次過濾，理由是_______________。

（5）該同學的實驗設計方案___________(填“合理”或“不合理”)，理由是___________。

Answer 1

【答案】（1）(加水)溶解

（2）Ba(NO3)2、K2CO3 、KOH或KOH、Ba(NO3)2、K2CO3或Ba(NO3)2、KOH、K2CO3；

（3）取少許濾液于試管中，向其中加入少量Ba(NO3)2溶液，若不變渾濁，表明SO42-已除盡；

（4）不需要；幾個沉淀反應互不干擾 可一次性過濾，如果分步過濾會使操作復雜化。

（5）不合理；調節溶液的pH若用鹽酸，會引入Cl-雜質，應用硝酸。

【解析】試題分析：沉淀反應必須在溶液中進行，以便充分反應，并使雜質完全沉淀，所以首先應當將固體配制成溶液．除去SO42-、Mg2+離子的方法一般是使它們分別形成BaSO4和Mg(OH)2沉淀，所以需要加入稍過量的Ba(NO3)2和KOH溶液，過量的Ba2+可用K2CO3溶液除去，因此實驗時必須先加入Ba(NO3)2溶液，后加入K2CO3溶液，同時要注意不可加入BaCl2、Na2CO3和NaOH溶液進行除雜，也不可用稀鹽酸調節溶液的pH，否則會引進Na+和Cl-雜質。

（1）后續實驗是在溶液中進行的，需要加水溶解，操作①需要配制成溶液，需要加水溶解，故答案為：加水溶解；

（2）先加硝酸鋇，除去硫酸根，再加氫氧化鈉，除去鎂離子，再加碳酸鈉，除去多余的鋇離子，最后加硝酸，除去多余的碳酸鉀和氫氧化鉀；先加氫氧化鉀，除去鎂離子，再加氯化鋇，除去硫酸根，再加碳酸鉀，除去多余的鋇離子，最后加硝酸，除去多余的碳酸鉀和氫氧化鉀；先加入硝酸鋇，除去硫酸根，再加碳酸鉀，能把鈣離子和多余鋇離子除去，再加氫氧化鉀，除去鎂離子，最后加硝酸，除去多余的碳酸鉀和氫氧化鉀，故答案為：Ba(NO3)2、K2CO3、KOH或KOH、Ba(NO3)2、K2CO3或Ba(NO3)2、KOH、K2CO3；

（3）加入過量硝酸鋇溶液除去硫酸根離子，檢驗硫酸根離子已除盡，可靜止片刻在上層清液處，滴加一滴Ba(NO3)2溶液，不出現渾濁就說明硫酸根離子已經除盡，故答案為：靜置，取少量上層澄清溶液，再加入少量Ba(NO3)2溶液，若不變渾濁，表明SO42-已除盡；

（4）幾個沉淀分別為BaSO4、BaCO3、Mg(OH)2，這幾個沉淀反應互不干擾，因此只過濾一次，可減少操作程序，故答案為：不需要；因為幾個沉淀反應互不干擾，因此只過濾一次，可減少操作程序；

（5）因加入鹽酸調節溶液的pH會引進Cl-，制不到純凈的KNO3溶液(E)，所以該同學的實驗設計方案中該步并不嚴密，故答案為：不嚴密，因為加入鹽酸調節溶液的pH會引進Cl-。