Question

為了將混有K₂SO₄、MgSO₄的KNO₃固體提純，并制得純凈的KNO₃溶液，某學(xué)生設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案：

（1）操作①為

 

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（2）操作②～④加入的試劑順序可以為：

 

（3）如何判斷SO₄^2-已除盡？

 

．
（4）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的多次沉淀

 

（選填：需要、不需要）多次過(guò)濾，其理由是

 

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（5）該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是否嚴(yán)密，說(shuō)明理由

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作

分析：淀反應(yīng)必須在溶液中進(jìn)行，以便充分反應(yīng)，并使雜質(zhì)完全沉淀，所以首先應(yīng)當(dāng)將固體配制成溶液．除去SO₄^2-、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(guò)量的Ba（NO₃）₂和KOH溶液，過(guò)量的Ba²⁺可用K₂CO₃溶液除去，因此實(shí)驗(yàn)時(shí)必須先加入Ba（NO₃）₂溶液，后加入K₂CO₃溶液，同時(shí)要注意不可加入BaCl₂、Na₂CO₃和NaOH溶液進(jìn)行除雜，也不可用稀鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH，否則會(huì)引進(jìn)Na⁺和Cl^-雜質(zhì)．
（1）后續(xù)實(shí)驗(yàn)是在溶液中進(jìn)行的，需要加水溶解；
（2）除鎂離子用氫氧根，除硫酸根用鋇離子，因?yàn)榧尤氲脑噭┒际沁^(guò)量的，所以后加的試劑要把先加的試劑所帶入的雜質(zhì)除掉，主要是碳酸鉀要在硝酸鋇之后加入，這樣可以除去多余的鋇離子進(jìn)行解答；
（3）加入硝酸鋇溶液檢驗(yàn)硫酸根離子是否除盡；
（4）因?yàn)閹讉�(gè)沉淀反應(yīng)互不干擾，為了減少操作程序，不需要多次過(guò)濾；
（5）加入鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH會(huì)引進(jìn)Cl^-，制不到純凈的KNO₃溶液．

解答： 解：淀反應(yīng)必須在溶液中進(jìn)行，以便充分反應(yīng)，并使雜質(zhì)完全沉淀，所以首先應(yīng)當(dāng)將固體配制成溶液．除去SO₄^2-、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(guò)量的Ba（NO₃）₂和KOH溶液，過(guò)量的Ba²⁺可用K₂CO₃溶液除去，因此實(shí)驗(yàn)時(shí)必須先加入Ba（NO₃）₂溶液，后加入K₂CO₃溶液，同時(shí)要注意不可加入BaCl₂、Na₂CO₃和NaOH溶液進(jìn)行除雜，也不可用稀鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH，否則會(huì)引進(jìn)Na⁺和Cl^-雜質(zhì)，
（1）后續(xù)實(shí)驗(yàn)是在溶液中進(jìn)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(guò)量硝酸鋇溶液除去硫酸根離子，檢驗(yàn)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(xiàn)渾濁就說(shuō)明硫酸根離子已經(jīng)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SO₄^2-已除盡；
（4）幾個(gè)沉淀分別為BaSO₄、BaCO₃、Mg（OH）₂，這幾個(gè)沉淀反應(yīng)互不干擾，因此只過(guò)濾一次，可減少操作程序，
故答案為：不需要；因?yàn)閹讉�(gè)沉淀反應(yīng)互不干擾，因此只過(guò)濾一次，可減少操作程序；
（5）因加入鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH會(huì)引進(jìn)Cl^-，制不到純凈的KNO₃溶液（E），所以該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中該步并不嚴(yán)密，
故答案為：不嚴(yán)密，因?yàn)榧尤臌}酸調(diào)節(jié)溶液的pH會(huì)引進(jìn)Cl^-．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了中學(xué)常見(jiàn)物質(zhì)分離和提純的基本操作的掌握，側(cè)重于學(xué)生的分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)的異同，考慮實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)密性，題目難度中等．