Question

氯酸钾用途较广，用于炸药、高级安全火柴、氧化剂及火箭、导弹推进剂等。工业制备氯酸钾有以下两种方法

方法一：电解热的饱和食盐水可以制得到氯酸钠，再与一定量的氯化钾进行复分解反应，即可得到硫酸钾，流程图如下：

(1)①盐水精制时所加四种试剂是为了除去粗盐水中含有的_______等杂质离子，需将粗盐溶解后，按顺序加入药品进行沉淀、过滤等。加入药品的顺序可以是_______________。

②加入足量纯碱时，会有部分BaSO₄转化成BaCO₃。若l.0L BaSO₄的悬浊液中含0.010 mol BaSO₄固体，需加入_______摩尔Na₂CO₃才能将BaSO₄完全转化为BaCO₃。 (已知/K_sp(BaSO₄)=1.1×10^-10，K_sp(BaCO₃)=5.5×10^-9)

(2)电解热饱和NaCl溶液的离子方程式为__________。 通电开始后，阴极附近溶液pH会________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)过滤用到的三个玻璃仪器为________________________。

(4)过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因：向漏斗中加液体时液面高于滤纸边缘；______________。

(5)将得到的氯酸钠与一定量的氯化钾进行复分解反应， KCl+NaC1O₃ = KC1O₃+NaCl。已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如下图所示。反应液经冷却至35℃以下时可析出氯酸钾晶体，原因是_______。在冷却降温析出KC1O₃过程中，常伴有NaCl析出，分离出母液,将粗氯酸钾进行进一步提纯的方法是______________，操作步骤是蒸发浓缩、__________、过滤、洗涤、干燥，最后制得氯酸钾成品。

方法二：用热的石灰乳和氯气反应，再和氯化钾复分解反应制备：

(6)①C1₂转化为Ca(C1O₃)₂的化学方程式为_______________。

②提高Cl₂转化为Ca(C1O₃)₂的转化率的可行措施有_________________。(填一条即可）

Answer

Ca2+、Mg2+、SO42- 烧碱、氯化钡、碳酸钠，盐酸(可写化学式，合理顺序即可) 0.51mol C1-+3H2OC1O3-+3H2↑ 增大 普通漏斗、玻璃棒、烧杯 玻璃棒下端靠在滤纸的单层处,导致滤纸破损 氯酸钾溶解度最小，且溶解度随温度降低而减小 重结晶 冷却结晶 6Ca(OH)2+6Cl2=Ca(C1O3)2+5CaCl2+6H2O 适当减缓通入Cl2的速率或充分搅拌等

【解析】(1)①NaOH是为除去Mg2+，氯化钡是为了除去SO42-，纯碱是为了除去Ca2+和过量的Ba2+，稀盐酸是为了除去OH-和CO32-，盐水精制时所加四种试剂是为了除去粗盐水中含有的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子；除去粗盐中的Mg2+，使用的除杂试剂是过量的NaOH溶液；除SO42-使用的是过量的BaCl2；除Ca2+和过量的Ba2+使用的是Na2CO3，由于Na2CO3的目的是除去Ca2+和过量的Ba2+，故Na2CO3的加入必须在BaCl2之后，待沉淀完全后，过滤除去生成的沉淀，此时溶液中的杂质离子是OH-和CO32-，故加入过量的盐酸即可除去，加入药品的顺序可以是烧碱、氯化钡、碳酸钠、盐酸或氯化钡、烧碱、碳酸钠、盐酸或、氯化钡、碳酸钠、烧碱、盐酸；

②溶液中SO42-的浓度为0.01mol/L，根据CO32-+BaSO4=BaCO3+SO42-当开始有BaCO3沉淀时，K===0.02，则c（CO32-）=0.5 mol/L，此时溶液中Na2CO3的物质的量为0.5 mol/L×1L=0.5mol，转化的BaSO4为0.01mol，再需要0.5mol+0.01mol=0.51molNa2CO3才能将BaSO4完全转化为BaCO3；

(2)电解热饱和NaCl溶液生成氯酸钠和氢气，发生反应的离子方程式为C1-+3H2OC1O3-+3H2↑； 通电开始后，阴极水电离的H+失电子被氧化为H2，促进水的电离，产生大量OH-，则阴极附近溶液pH会增大；

(3)过滤操作需要用到的三个玻璃仪器为普通漏斗、玻璃棒、烧杯；

(4)操作操作过程中如果向漏斗中加液体时液面高于滤纸边缘、玻璃棒下端靠在滤纸的单层处,导致滤纸破损等原因，会造成滤液仍然浑浊；

(5)因35℃以下氯酸钾溶解度最小，且溶解度随温度降低而减小，将反应液冷却至35℃以下时可析出氯酸钾晶体；因为NaCl的溶解度随温度变化不明显，混有NaCl的氯酸钾样品可通过重结晶进一步提纯，具体操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，最后制得氯酸钾成品；

方法二：用热的石灰乳和氯气反应，再和氯化钾复分解反应制备：

(6)①C12与热的石灰乳反应生成Ca(C1O3)2和CaCl2，根据电子守恒和原子守恒，发生反应的化学方程式为6Ca(OH)2+6Cl2=Ca(C1O3)2+5CaCl2+6H2O ；

②反应过程中可以通过适当减缓通入Cl2的速率或充分搅拌等措施提高Cl2转化为Ca(C1O3)2的转化率。

点睛：除去多种杂质时，要考虑加入试剂的顺序，为了保证将杂质除尽，所加试剂必须过量，因此为了不引进新的杂质，后面加入的试剂要能够除去前面所引入的过量试剂；本题根据硫酸根离子用钡离子沉淀，钙离子用碳酸根离子沉淀，过滤要放在所有的沉淀操作之后，加碳酸钠要放在加氯化钡之后，可以将过量的钡离子沉淀最后再用盐酸处理溶液中的碳酸根离子和氢氧根离子进行分析。