Question

I.硝酸钾用途广泛，工业上一般用复分解反应制取硝酸钾（相关物质的溶解度曲线见表）。以硝酸钠和氯化钾为原料制备硝酸钾的工艺流程如下：

完成下列填空：

(1)为了加速固体溶解，可采取的措施有__________(至少写两种)；实验室进行蒸发结晶操作时，为了防止液滴飞溅，进行的操作是_____________。

(2)过滤I所得滤液中含有的离子是________；过滤I所得滤液在进行冷却结晶前应补充少量水，目的是______________。

(3)检验产品KNO₃中杂质的方法是________________。

II.实验室模拟工业上用氯化钾和硝酸铵为原料制取硝酸钾的过程如下：

取40 g NH₄NO₃和37.25 g KCl固体加入100 g水中，加热至90℃，固体溶解, 用冰水浴冷却至5℃以下，过滤(a)。在滤液中再加入NH₄NO₃，加热蒸发，当体积减小到约原来的时，保持70℃过滤(b)，滤液可循环使用。完成下列填空：

(4)过滤(a)得到的固体物质主要是__________；在滤液中再加入NH₄NO₃的目的是________________________。

(5)为检测硝酸钾样品中铵盐含量，称取1.564 g样品，加入足量的NaOH浓溶液，充分加热，生成的气体用20.00 mL 0.102 mol/L H₂SO₄溶液全部吸收，滴定过量的H₂SO₄用去0.089 mol/L标准NaOH溶液16.55 mL。滴定过程中使用的指示剂是________；样品中含铵盐(以氯化铵计)的质量分数是___________(保留3位小数)。

Answer

加热、搅拌、研细颗粒 用玻璃棒不断搅拌滤液 K+、NO3-、Na+、Cl- 减少NaCl的结晶析出 取少量固体溶于水，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若生成白色沉淀说明含有杂质 KNO3 增大铵根离子的浓度，有利于氯化铵结晶析出 甲基橙 8.92%

【解析】

硝酸钠和氯化钾用水溶解，得到的溶液中含有K+、NO3-、Na+、Cl-，由于在溶液中NaCl的溶解度较小，且受温度影响不大，采取蒸发浓缩，析出NaCl晶体，过滤分离出NaCl晶体。由于硝酸钾溶解度受温度影响比硝酸钠大，采取冷却结晶析出硝酸钾，过滤出硝酸钾晶体后，向滤液中加入NH4NO3，可增大溶液中NH4+浓度，有利于NH4Cl结晶析出。

I.(1)加热、搅拌、研细颗粒等都可以加快物质溶解；实验室进行蒸发结晶操作时，为防止液滴飞溅，要用玻璃棒不断搅拌滤液，使溶液受热均匀；

(2)过滤I后析出部分NaCl，滤液I含有K+、NO3-、Na+、Cl-；氯化钠溶解度较小，浓缩析出NaCl晶体后，直接冷却会继续析出NaCl晶体，在进行冷却结晶前应补充少量水，可以减少NaCl的结晶析出；

(3)产品KNO3中可能含有Na+、Cl-杂质离子，检验的方法是：取少量固体溶于水，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若生成白色沉淀说明含有杂质NaCl，即含有杂质；

II.(4)取40 g NH4NO3和37.25 g KCl固体加入100 g水中，加热至90℃所有固体均溶解，用冰水浴冷却至5℃以下时，硝酸钾的溶解度最小，首先析出的是硝酸钾晶体；在滤液中加入硝酸铵可以增大铵根离子浓度，使NH4Cl晶体析出；

(5)由于恰好反应时生成的溶质为(NH4)2SO4和Na2SO4，溶液为酸性，则应该选用甲基橙为指示剂；

硫酸总的物质的量n(H2SO4)=c·V=0.102 mol/L×0.02 L=0.00204 mol，含有氢离子的物质的量为n(H+)=2n(H2SO4)=2×0.00204 mol =0.00408mol，氢氧化钠的物质的量n(NaOH)= c·V =0.089 mol/L×0.01655 L=0.001473 mol，所以氨气的物质的量n(NH3)=0.00408 mol-0.001473 mol=0.002607 mol，所以根据N元素守恒，可知样品中氯化铵的物质的量为0.002607 mol，

则样品中氯化铵的质量分数为：×100%≈8.92%。