Question

19．硝土中含有硝酸镁、硝酸钙、氯化钠等物质，草木灰的主要成分是碳酸钾，民间曾用硝土和草木灰作原料来制取硝酸钾．其主要生产流程如图1：
硝土和草木灰（加水、搅拌、过滤 ）①生成滤液和滤渣，滤液（加热蒸发、过滤）②生成热滤液和NaCI晶体，热滤液（冷却至室温、过滤）③生成KNO₃晶体和滤液．如此重复使用④

（1）写出步骤①中生成MgCO₃沉淀的化学方程式：Mg（NO₃）₂+K₂CO₃═MgCO₃↓+2KNO₃，反应类型：复分解反应．
（2）步骤④中滤液可重复使用的理由是滤液中含有较多的KNO₃（或重复利用滤液中的KNO₃，节约原料，提高原料的利用率）．
（3）参考图2，解释生产流程中用蒸发结晶得到NaCl晶体，而用冷却结晶得到KNO₃晶体的原因：NaCl的溶解度受温度变化的影响较小
KNO₃的溶解度受温度变化的影响较大．
（4）不同植物燃烧得到的草木灰中碳酸钾的含量不同．为测定玉米杆燃烧得到的草木灰中钾元素的质量分数，某同学称取了100g该草木灰，向其中加入足量的稀硫酸，待完全反应后，收集到6.6gCO₂气体（假设草木灰中其它成分不与酸反应）．
求：①100g草木灰中K₂CO₃的质量．
②该草木灰中钾元素的质量分数．

Answer 1

分析 （1）根据复分解反应发生的条件，硝土中的硝酸镁、硝酸钙可与草木炭的主要成分碳酸钾发生反应，生成碳酸镁或碳酸钙沉淀及硝酸钾；
（2）步骤④中滤液可重复使用的理由是滤液中含有较多的KNO₃；
（3）由溶解度曲线可知：生产流程中用蒸发结晶得到NaCl晶体，而用冷却结晶得到KNO₃晶体的原因；
（4）正确书写化学方程式，根据二氧化碳的质量，计算碳酸钾的质量；根据碳酸钾中钾元素的质量分数，则可求该草木灰中钾元素的质量．

解答 解：（1）由题意“硝土中含有硝酸镁、硝酸钙、氯化钠等物质，草木灰的主要成分是碳酸钾，民间曾用硝土和草木灰作原料来制取硝酸钾”则可知生成MgCO₃沉淀的化学方程式Mg（NO₃）₂+K₂CO₃═MgCO₃↓+2KNO₃；反应符合“‘双交换，价不变’，内项结合，外项结合”，反应为复分解反应；故填：Mg（NO₃）₂+K₂CO₃═MgCO₃↓+2KNO₃；复分解反应；
（2）降温结晶析出晶体后的溶液仍为该溶质的饱和溶液，因此，滤液中还较有较多的硝酸钾，通过再次操作可继续获得硝酸钾晶体；故填：滤液中含有较多的KNO₃（或重复利用滤液中的KNO₃，节约原料，提高原料的利用率）；
（3）解释生产流程中用蒸发结晶得到NaCl晶体，而用冷却结晶得到KNO₃晶体的原因：NaCl的溶解度受温度变化的影响较小，KNO₃的溶解度受温度变化的影响较大；故填：NaCl的溶解度受温度变化的影响较小；KNO₃的溶解度受温度变化的影响较大；
（4）解：设碳酸钾的质量为x，其中钾元素的质量为y，．
K₂CO₃+H₂SO₄═K₂SO₄+H₂O+CO₂↑
138                   44
x                     6.6g
$\frac{138}{44}=\frac{x}{6.6g}$
解得x=20.7g
钾元素的质量为$\frac{78}{138}×100%$×20.7g=11.7g
钾元素在草木灰中的质量分数为$\frac{11.7g}{100g}$×100%=11.7%
答：碳酸钾质量为20.7克，钾元素的质量分数为11.7%．
故答案为：100g草木灰中碳酸钾质量为20.7克，该草木灰中钾元素的质量分数为11.7%．

点评 了解物质的相互转化和制备的方法及注意事项；正确读取和利用溶解度曲线，学会处理此类题目；正确计算有关元素质量分数的题目．