题目内容
18．KNO3是重要的化工产品，下面是一种已获得专利的KNO3制备方法的主要步骤：
（1）反应Ⅰ中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1：2，该反应的化学方程式为CaSO4+2NH4HCO3=CaCO3+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑．
（2）反应Ⅱ需在干态、加热的条件下进行，加热的目的是分离NH4Cl与K2SO4，加快化学反应速率．从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是防止KNO3结晶，提高KNO3的产率．
（3）检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl的方法是：取少量K2SO4样品溶解于水，加入Ba（NO3）2溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，说明K2SO4中混有KCl．
（4）整个流程中，可循环利用的物质除（NH4）2SO4外，还有CaSO4、KNO3 （填化学式）．
分析 反应Ⅰ中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1：2，由流程题可知生成CaCO3、（NH4）2SO4和CO2，过滤后在滤液的主要成分为（NH4）2SO4，加入KCl，在干态、加热的条件下进行，分离出氯化铵，可得硫酸钾，在滤液中加入硝酸钙，可得到硫酸钙和硝酸钾，经过滤、蒸发、浓缩结晶可得硝酸钾，以此解答该题．
（1）反应I中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1：2，二者反应生成碳酸钙、硫酸铵、二氧化碳和水；
（2）温度越高反应速率越大；硝酸钾的溶解度随着温度升高而增大；
（3）氯离子用硝酸银溶液检验，氯离子和银离子能生成白色沉淀，需排除硫酸根离子的干扰；
（4）整个流程中，可循环利用的物质有硫酸钙和硝酸钾．
解答 解：（1）反应Ⅰ中，CaSO4与NH4HCO3的物质的量之比为1：2，由流程题可知生成CaCO3、（NH4）2SO4和CO2，由质量守恒可知反应的方程式为CaSO4+2NH4HCO3=CaCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑，
故答案为：CaSO4+2NH4HCO3=CaCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑；
（2）（NH4）2SO4加入KCl，在干态、加热的条件下进行，可生成易分解的氯化铵，加热时氯化铵分解生成氯化氢和氨气，温度降低又生成氯化铵，以此可分离出氯化铵，得硫酸钾，且能加快反应的速率；从反应Ⅳ所得混合物中分离出CaSO4的方法是趁热过滤，趁热过滤的目的是防止KNO3结晶，提高KNO3的产率，
故答案为：分离NH4Cl与K2SO4，加快化学反应速率；防止KNO3结晶，提高KNO3的产率；
（3）检验反应Ⅱ所得K2SO4中是否混有KCl，应先加入硝酸钡时硫酸钾完全转化为硫酸钡沉淀，以免干扰氯离子的检验，然后再加入硝酸银检验氯化钾，操作方法为加入Ba（NO3）2溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，说明K2SO4中混有KCl，
故答案为：加入Ba（NO3）2溶液至不再产生沉淀，静置，向上层清液中滴加AgNO3溶液，若有沉淀生成，说明K2SO4中混有KCl；
（4）整个流程中，可循环利用的物质除（NH4）2SO4外，还有CaSO4、KNO3，
故答案为：CaSO4、KNO3．
点评 本题考查物质的制备实验方案的设计，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，为高考常见题型，注意根据流程图把握实验的原理和操作方法，题目难度中等．
| 实验及试剂 | 编号 | 无色NaClO3 溶液用量 | 试管中 溶液颜色 | 淀粉KI 试纸颜色 |
 | 1 | 0.05 mL | 浅黄色 | 无色 |
| 2 | 0.20 mL | 深黄色 | 无色 | |
| 3 | 0.25 mL | 浅黄色 | 蓝色 | |
| 4 | 0.30 mL | 无色 | 蓝色 |
经检验，上述白色沉淀是AgCl．写出加入0.20mL NaClO3后，溶液中ClO3-和I-发生反应的离子方程式：ClO3-+6I-+6H+═Cl-+3I2+3H2O．
（2）查阅资料：一定条件下，I-和I2都可以被氧化成IO3-．
作出假设：NaClO3溶液用量增加导致溶液褪色的原因是过量的NaClO3溶液与（1）
中的反应产物继续反应，同时生成Cl2．
进行实验：
①取少量实验4中的无色溶液进行如图实验，进一步佐证其中含有IO3-．
其中试剂X可以是c（填字母序号）．
a．碘水b．KMnO4溶液c．NaHSO3溶液
②有同学提出，仅通过湿润淀粉KI试纸变蓝的现象不能说明生成Cl2，便补充了如下实验：将实验4中的湿润淀粉KI试纸替换为湿润的淀粉试纸，再滴加0.30mL 1.33mol•L-1NaClO3溶液后，发现湿润的淀粉试纸没有明显变化．进行以上对比实验的目的是排除易升华的I2对湿润淀粉KI试纸检验Cl2的干扰，进一步佐证实验4中生成了Cl2．获得结论：NaClO3溶液用量增加导致溶液褪色的原因是2ClO3-+I2═Cl2↑+2IO3-（用离子方程式表示）．
（3）小组同学继续实验，通过改变实验4中硫酸溶液的用量，获得如表实验结果：
| 编号 | 6.0 mol•L-1 H2SO4溶液用量 | 试管中溶液颜色 | 淀粉KI试纸颜色 |
| 5 | 0.25 mL | 浅黄色 | 无色 |
| 6 | 0.85 mL | 无色 | 蓝色 |
②用离子方程式解释实验6的现象：6ClO3-+5I-+6H+═3Cl2↑+5IO3-+3H2O．
 | X | Y | Z | Q |
| 起始（mol） | 0.7 | 1 | ||
| 2min末（mol） | 0.8 | 2.7 | 0.8 | 2.7 |
| 3min末（mol） | 0.6 |
（1）试确定以下物质的相关量：起始时n（Y）=2.3mol，n（Q）=3mol．
（2）方程式中m=1
（3）用Z表示2min内的反应速率0.05mol•L-1•min-1．
（4）2min末Q的转化率为10%．
I．取工业硫酸铜固体，用稀硫酸溶解，过滤．
II．向滤液中滴加H2O2溶液，稍加热．
III．向II的溶液中加入CuO粉末至pH=4．
IV．加热煮沸，过滤，滤液用稀硫酸酸化至pH=1．
V．蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得晶体．
已知部分阳离子生成氢氧化物的pH、Ksp（25℃）如下表：
| 物质 | Fe（OH）3 | Fe（OH）2 | Cu（OH）2 |
| 开始沉淀时pH | 2.7 | 7.6 | 4.7 |
| 完全沉淀时pH | 3.7 | 9.6 | 6.7 |
| Ksp | 4.0×10-38 | 8.0×10-16 | 2.2×10-20 |
（2）II中将Fe2+氧化为Fe3+的目的是在调节在pH=4时，只将Fe3+转化为沉淀除去，而不会使Cu2+转化为沉淀．
（3）用K3[Fe（CN）6]（铁氰化钾）验证II中Fe2+是否转化完全的现象是若有蓝色沉淀生说，说明Fe2+没有完全转化；若没有蓝色沉淀生成，说明Fe2+已经完全转化．
（4）III中发生反应的离子方程式是2Fe3++3CuO+3H2O=2Fe（OH）3+3Cu2+．
通过计算说明在此条件下的溶液中Fe3+是否沉淀完全（提示：当溶液中某离子浓度小于1.0×10-5 mol•L-1时可认为该离子沉淀完全）．
（5）应用化学平衡移动原理解释IV中“滤液用稀硫酸酸化”的原因用稀硫酸酸化至PH=1，可以抑制Cu2+在加热过程中水解，以获得纯净的硫酸铜晶体
（6）V中获得晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶．
硫酸生产中炉气转化反应为：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）．研究发现，SO3的体积分数（SO3%）随温度（T）的变化如曲线I所示．下列判断正确的是（ ）| A． | 该反应在高温时比低温更易自发进行 | |
| B． | 曲线I上A、C两点反应速率的关系是：vA＜vC | |
| C． | T0时该反应的平衡常数为160 | |
| D． | 已知V2O5的催化效果比Fe2O3好，若I表示用V2O5催化剂的曲线，则II是Fe2O3作催化剂的曲线 |