Question

为了将混有K₂SO₄、MgSO₄的KNO₃固体提纯，并制得纯净的KNO₃溶液，某学生设计如下实验方案：

（1）操作①为

 

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（2）操作②～④加入的试剂顺序可以为：

 

（3）如何判断SO₄^2-已除尽？

 

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（4）实验过程中产生的多次沉淀

 

（选填：需要、不需要）多次过滤，其理由是

 

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（5）该同学的实验设计方案是否严密，说明理由

 

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Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：化学实验基本操作

分析：淀反应必须在溶液中进行，以便充分反应，并使杂质完全沉淀，所以首先应当将固体配制成溶液．除去SO₄^2-、Mg²⁺离子的方法一般是使它们分别形成BaSO₄和Mg（OH）₂沉淀，所以需要加入稍过量的Ba（NO₃）₂和KOH溶液，过量的Ba²⁺可用K₂CO₃溶液除去，因此实验时必须先加入Ba（NO₃）₂溶液，后加入K₂CO₃溶液，同时要注意不可加入BaCl₂、Na₂CO₃和NaOH溶液进行除杂，也不可用稀盐酸调节溶液的pH，否则会引进Na⁺和Cl^-杂质．
（1）后续实验是在溶液中进行的，需要加水溶解；
（2）除镁离子用氢氧根，除硫酸根用钡离子，因为加入的试剂都是过量的，所以后加的试剂要把先加的试剂所带入的杂质除掉，主要是碳酸钾要在硝酸钡之后加入，这样可以除去多余的钡离子进行解答；
（3）加入硝酸钡溶液检验硫酸根离子是否除尽；
（4）因为几个沉淀反应互不干扰，为了减少操作程序，不需要多次过滤；
（5）加入盐酸调节溶液的pH会引进Cl^-，制不到纯净的KNO₃溶液．

解答： 解：淀反应必须在溶液中进行，以便充分反应，并使杂质完全沉淀，所以首先应当将固体配制成溶液．除去SO₄^2-、Mg²⁺离子的方法一般是使它们分别形成BaSO₄和Mg（OH）₂沉淀，所以需要加入稍过量的Ba（NO₃）₂和KOH溶液，过量的Ba²⁺可用K₂CO₃溶液除去，因此实验时必须先加入Ba（NO₃）₂溶液，后加入K₂CO₃溶液，同时要注意不可加入BaCl₂、Na₂CO₃和NaOH溶液进行除杂，也不可用稀盐酸调节溶液的pH，否则会引进Na⁺和Cl^-杂质，
（1）后续实验是在溶液中进行的，需要加水溶解，操作①需要配制成溶液，需要加水溶解，故答案为：加水溶解；
（2）先加硝酸钡，除去硫酸根，再加氢氧化钠，除去镁离子，再加碳酸钠，除去多余的钡离子，最后加硝酸，除去多余的碳酸钾和氢氧化钾；
先加氢氧化钾，除去镁离子，再加氯化钡，除去硫酸根，再加碳酸钾，除去多余的钡离子，最后加硝酸，除去多余的碳酸钾和氢氧化钾；
先加入硝酸钡，除去硫酸根，再加碳酸钾，能把钙离子和多余钡离子除去，再加氢氧化钾，除去镁离子，最后加硝酸，除去多余的碳酸钾和氢氧化钾，
故答案为：Ba（NO₃）₂、K₂CO₃、KOH或KOH、Ba（NO₃）₂、K₂CO₃或Ba（NO₃）₂、KOH、K₂CO₃；
（3）加入过量硝酸钡溶液除去硫酸根离子，检验硫酸根离子已除尽，可静止片刻在上层清液处，滴加一滴Ba（NO₃）₂溶液，不出现浑浊就说明硫酸根离子已经除尽，
故答案为：静置，取少量上层澄清溶液，再加入少量Ba（NO₃）₂溶液，若不变浑浊，表明SO₄^2-已除尽；
（4）几个沉淀分别为BaSO₄、BaCO₃、Mg（OH）₂，这几个沉淀反应互不干扰，因此只过滤一次，可减少操作程序，
故答案为：不需要；因为几个沉淀反应互不干扰，因此只过滤一次，可减少操作程序；
（5）因加入盐酸调节溶液的pH会引进Cl^-，制不到纯净的KNO₃溶液（E），所以该同学的实验设计方案中该步并不严密，
故答案为：不严密，因为加入盐酸调节溶液的pH会引进Cl^-．

点评：本题考查了中学常见物质分离和提纯的基本操作的掌握，侧重于学生的分析和实验能力的考查，注意把握物质的性质的异同，考虑实验设计的严密性，题目难度中等．