Question

10．为将混有K₂SO₄、MgSO₄的KNO₃固体提纯，并制得KNO₃溶液，某学生设计了如下实验方案：
KNO₃混有K₂SO₄、MgSO₄$\stackrel{①}{→}$ $→_{②}^{加入溶液}$ $→_{③}^{加入溶液}$  $→_{④}^{加入溶液}$悬浊液$\stackrel{过滤}{→}$滤液$→_{调节pH}^{加入适量盐酸}$ $\stackrel{加热煮沸}{→}$KNO₃溶液
（1）操作①为加水溶解．
（2）操作②～④所加试剂的溶质依次为Ba（NO₃）₂、K₂CO₃、KOH或KOH、Ba（NO₃）₂、K₂CO₃或Ba（NO₃）₂、KOH、K₂CO₃．
（3）如何判断SO${\;}_{4}^{2-}$已除尽？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）实验过程中产生的多种沉淀不需要（填“需要”或“不需要”）多次过滤，其理由是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）该同学的实验设计方案是否严密？不严密（填“严密”或“不严密”），请说明理由：因为加入盐酸调节溶液的pH会引进Cl^-．

Answer 1

分析 将混有K₂SO₄、MgSO₄的KNO₃固体提纯的流程为，先将固体配制成溶液，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NO₃^-杂质，以此解答该题．

解答 解：（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 本题考查混合物的分离提纯的综合应用，为高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，把握流程中的反应、混合物分离方法选择为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度不大．