Question

20．南美洲干旱地區(qū)有智利硝石，是制取炸藥的重要原料，其主要成分是NaNO₃，還含少量NaIO₃等可溶鹽和不溶物．NaNO₃溶于水時(shí)溶液的溫度降低．
（1）以下操作可從智利硝石分離出NaNO₃：溶解、過濾、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（2）用NaNO₃和濃硫酸反應(yīng)可以制取硝酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaNO₃+H₂SO₄=NaHSO₄+HNO₃↑；熱的硝酸會(huì)腐蝕橡膠，制取裝置中應(yīng)該用磨砂接口代替膠管和膠塞．
（3）分離出的NaIO₃可通過以下反應(yīng)制得I₂：4NaIO₃+10NaHSO₃→7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2I₂+2H₂O．簡述從反應(yīng)后得到的混合物中分離出I₂的操作加四氯化碳萃取、分液、水浴蒸餾．NaHSO₃過多或過少，I₂的產(chǎn)率都會(huì)降低，當(dāng)NaIO₃與NaHSO₃的物質(zhì)的量之比為1：2.6時(shí)，I₂的產(chǎn)率為80%．
（4）智利硝石資源有限（曾引起過南太平洋戰(zhàn)爭），現(xiàn)在工業(yè)上制NaNO₃主要采用化學(xué)合成的方法，涉及的工業(yè)制備有（請(qǐng)結(jié)合課本知識(shí)回答）合成氨、制硝酸、氯堿工業(yè)等；寫出工業(yè)制硝酸的化學(xué)方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃．

Answer 1

分析 （1）智利硝石其主要成分是NaNO₃，還含少量NaIO₃等可溶鹽和不溶物，從智利硝石分離出NaNO₃，的實(shí)驗(yàn)步驟為溶解過濾除去不溶性雜質(zhì)，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，干燥分離得到較純凈的硝酸鈉；
（2）用NaNO₃和濃硫酸反應(yīng)可以生成硝酸和硫酸氫鈉，硝酸具有氫氧化性能氧化橡膠；
（3）反應(yīng)后的物質(zhì)為硫酸鈉、硫酸、碘單質(zhì)和水，分離碘單質(zhì)，可以顯溶于水，溶解后利用碘單質(zhì)溶解度在有機(jī)溶劑中比在水中大，采取萃取分液的方法，分離
得到有機(jī)層，應(yīng)用蒸餾的方法分離出碘單質(zhì)，4NaIO₃+10NaHSO₃→7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2I₂+2H₂O，當(dāng)NaIO₃與NaHSO₃的物質(zhì)的量之比為1：2.6時(shí)，結(jié)合化學(xué)方程式定量關(guān)系可知，亞硫酸氫鈉過量，生成的碘單質(zhì)會(huì)氧化亞硫酸氫鈉，碘單質(zhì)產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際量}{理論量}$×100%；
（4）現(xiàn)在工業(yè)上制NaNO₃主要采用化學(xué)合成的方法，涉及的工業(yè)制備有氮?dú)夂蜌錃夂铣砂�，氨氣催化氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮已化為二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，為充分吸收通入水中的氧氣和一氧化氮體積比為3：4．

解答 解：（1）智利硝石其主要成分是NaNO₃，還含少量NaIO₃等可溶鹽和不溶物，從智利硝石分離出NaNO₃，的實(shí)驗(yàn)步驟為溶解過濾除去不溶性雜質(zhì)，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，干燥分離得到較純凈的硝酸鈉，
故答案為：過濾、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
（2）用NaNO₃和濃硫酸反應(yīng)可以生成硝酸和硫酸氫鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaNO₃+H₂SO₄=NaHSO₄+HNO₃↑，硝酸具有氫氧化性能氧化橡膠，熱的硝酸會(huì)腐蝕橡膠，制取裝置中應(yīng)該用磨砂接口代替膠管和膠塞，
故答案為：NaNO₃+H₂SO₄=NaHSO₄+HNO₃↑；磨砂接口；
（3）反應(yīng)后的物質(zhì)為硫酸鈉、硫酸、碘單質(zhì)和水，分離碘單質(zhì)，可以顯溶于水，溶解后利用碘單質(zhì)溶解度在有機(jī)溶劑中比在水中大，采取萃取分液的方法，分離
得到有機(jī)層，應(yīng)用蒸餾的方法分離出碘單質(zhì)，分離出I₂的操作加四氯化碳萃取、分液、水浴蒸餾，NaHSO₃過多或過少，I₂的產(chǎn)率都會(huì)降低，當(dāng)NaIO₃與NaHSO₃的物質(zhì)的量之比為1：2.6時(shí)，
4NaIO₃+10NaHSO₃=7Na₂SO₄+3H₂SO₄+2I₂+2H₂O，
4       10                    2
1mol    2.5mol                0.5mol
過量的亞硫酸氫鈉和生成的碘單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，2I₂+2NaHSO₃+2H₂O=Na₂SO₄+4HI+H₂SO₄，
                                   2     2
                                 0.1mol  0.1mol
I₂的產(chǎn)率=$\frac{0.5mol-0.1mol}{0.5mol}$×100%=80%；
故答案為：加四氯化碳萃取、分液、水浴蒸餾；80%；
（4）現(xiàn)在工業(yè)上制NaNO₃主要采用化學(xué)合成的方法，涉及的工業(yè)制備有氮?dú)夂蜌錃夂铣砂�，氨氣催化氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮氧化為二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，為充分吸收通入水中的氧氣和一氧化氮體積比為3：4，工業(yè)制硝酸的化學(xué)方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃；
故答案為：合成氨；氯堿工業(yè)；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氮及其化合物性質(zhì)的分析應(yīng)用，主要是化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作，物質(zhì)分離提純，氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．