Question

2．以NaCl等为原料制备KClO₄的过程如下：
①在无隔膜、微酸性条件下，发生反应：NaCl+H₂O-NaClO₃+H₂↑（未配平）
②在NaClO₃溶液中加入KCl发生复分解反应，降温结晶，得KClO₃．
③一定条件下反应：4KClO₃$\frac{\underline{\;668K\;}}{\;}$3KClO₄+KCl，将产物分离得到KClO₄．
（1）电解时，产生质量为2.13g NaClO₃，同时得到H₂的体积为1.344L（标准状况）．
（2）向NaClO₃溶液中加入KCl能得到KClO₃的原因是低温时，KClO₃溶解度小，从溶液中结晶析出．
（3）该过程制得的KClO₄样品中含少量KCl杂质，为测定产品纯度进行如下实验：
准确称取5.689g样品溶于水中，配成250mL溶液，从中取出25.00mL于锥形瓶中，加入适量葡萄糖，加热使ClO₄^-全部转化为Cl^-（反应为：3KClO₄+C₆H₁₂O₆═6H₂O+6CO₂↑+3KCl），加入少量K₂CrO₄溶液作指示剂，用0.20mol/L AgNO₃溶液进行滴定至终点，消耗AgNO₃溶液体积为21.00mL．滴定达到终点时，产生砖红色Ag₂CrO₄沉淀．
①已知：K_sp（AgCl）=1.8×10^-10，K_sp（Ag₂CrO₄）=1.1×10^-12，若c（CrO₄^2-）=1.1×10^-4mol/L，则此时c（Cl^-）=1.8×10^-6mol/L．
②计算KClO₄样品的纯度（请写出计算过程．）

Answer 1

分析 （1）先配平化学方程式，结合化学方程式定量关系计算得到；
（2）在NaClO₃溶液中加入KCl发生复分解反应，降温结晶，得KClO₃．利用的是溶解度不同析出晶体；
（3）①依据K_sp（Ag₂CrO₄）=1.1×10^-12，若c（CrO₄^2-）=1.1×10^-4mol/L，计算得到银离子浓度，结合K_sp（AgCl）=1.8×10^-10，计算得到氯离子浓度；
②准确称取5.689g样品溶于水中，配成250mL溶液，从中取出25.00mL于锥形瓶中，加入适量葡萄糖，加热使ClO₄^-全部转化为Cl^-（反应为：3KClO₄+C₆H₁₂O₆═6H₂O+6CO₂↑+3KCl），加入少量K₂CrO₄溶液作指示剂，用0.20mol/L AgNO₃溶液进行滴定至终点，消耗AgNO₃溶液体积为21.00mL．
n（AgNO₃）=0.2000 mol•L^-1×0.021L=0.0042 mol，
n（KCl）_总=n（AgNO₃）=0.0042 mol
n（KClO₄）+n（KCl）=0.0042 mol，
n（KClO₄）×138.5 g•mol^-1+n（KCl）×74.5 g•mol^-1=0.56890g，
n（KClO₄）=0.0040 mol，
m（KClO₄）=0.004 mol×138.5 g•mol^-1=0.554g，250ml溶液中m（KClO₄）=5.54g，
纯度=$\frac{KCl{O}_{4}质量}{样品质量}$×100%．

解答 解：（1）电解时，产生质量为2.13g NaClO₃，物质的量=$\frac{2.13g}{106.5g/mol}$=0.02mol
NaCl+3H₂O=NaClO₃+3H₂↑，
                     1             3
                   0.02mol    0.06mol
同时得到H₂的物质的量为0.06mol，体积=0.06mol×22.4L/mol=1.344L，
故答案为：1.344；
（2）在NaClO₃溶液中加入KCl发生复分解反应，降温结晶，得KClO₃的原因是低温时，KClO₃溶解度小，从溶液中结晶析出，
故答案为：低温时，KClO₃溶解度小，从溶液中结晶析出；
（3）①若c（CrO₄^2-）=1.1×10^-4mol/L，K_sp（Ag₂CrO₄）=c²（Ag⁺）c（CrO₄ ^2-）=1.1×10^-12，c（Ag⁺）=10^-4mol/L，
K_sp（AgCl）=c（Ag⁺）c（Cl^-）=1.8×10^-10，c（Cl^-）=1.8×10^-6 mool/L，
故答案为：1.8×10^-6；
②准确称取5.689g样品溶于水中，配成250mL溶液，从中取出25.00mL于锥形瓶中，加入适量葡萄糖，加热使ClO₄^-全部转化为Cl^-（反应为：3KClO₄+C₆H₁₂O₆═6H₂O+6CO₂↑+3KCl），加入少量K₂CrO₄溶液作指示剂，用0.20mol/L AgNO₃溶液进行滴定至终点，消耗AgNO₃溶液体积为21.00mL．
n（AgNO₃）=0.2000 mol•L^-1×0.021L=0.0042 mol，
n（KCl）_总=n（AgNO₃）=0.0042 mol
n（KClO₄）+n（KCl）=0.0042 mol，
n（KClO₄）×138.5 g•mol^-1+n（KCl）×74.5 g•mol^-1=0.56890g，
n（KClO₄）=0.0040 mol，
m（KClO₄）=0.004 mol×138.5 g•mol^-1=0.554g，250ml溶液中m（KClO₄）=5.54g
KClO₄样品的纯度=$\frac{5，54g}{5.689g}$×100%=97.3%，
答：n（AgNO₃）=0.2000 mol•L^-1×0.021L=0.0042 mol，
n（KCl）_总=n（AgNO₃）=0.0042 mol
n（KClO₄）+n（KCl）=0.0042 mol，
n（KClO₄）×138.5 g•mol^-1+n（KCl）×74.5 g•mol^-1=0.56890g，
n（KClO₄）=0.0040 mol，
m（KClO₄）=0.004 mol×138.5 g•mol^-1=0.554g，
250ml溶液中m（KClO₄）=5.54g
KClO₄样品的纯度=$\frac{5，54g}{5.689g}$×100%=97.3%．

点评 本题考查了物质的组成和含量的测定，主要是滴定实验的过程和计算，掌握基础是解题关键，题目难度中等．