Question

制備KNO₃晶體的實(shí)質(zhì)是利用結(jié)晶和重結(jié)晶法對KNO₃和NaCl的混合物進(jìn)行分離．下面是某化學(xué)興趣小組的活動記錄：
查閱資料：文獻(xiàn)中查得，四種鹽在不同溫度下的溶解度（S/g）如下表：

	NaNO3	KNO3	NaCl	KCl
10°C	80.5	20.9	35.7	31.0
100°C	175	246	39.1	56.6

實(shí)驗(yàn)方案：
Ⅰ、溶解：稱取29.8gKCl和40.0gNaNO₃放入250mL燒杯中，再加入70.0g蒸餾水，加熱并攪拌，使固體全部溶解．
Ⅱ、蒸發(fā)結(jié)晶：繼續(xù)加熱和攪拌，將溶液蒸發(fā)濃縮．在100°C時(shí)蒸發(fā)掉50.0g水，維持該溫度，在保溫漏斗（如圖1所示）中趁熱過濾析出的晶體．得晶體m₁g．
Ⅲ、冷卻結(jié)晶：待濾液冷卻至室溫（實(shí)驗(yàn)時(shí)室溫為10°C）后，進(jìn)行減壓過濾．得KNO₃粗產(chǎn)品m₂g．
IV、重結(jié)晶：在100°C時(shí)將粗產(chǎn)品全部溶于適量水，制成飽和溶液，冷卻至室溫后抽濾．得KNO₃純品m₃g．
假定：①鹽類共存時(shí)不影響各自的溶解度；②各種過濾操作過程中，溶劑的損耗忽略不計(jì)．試回答有關(guān)問題：

（1）操作Ⅱ中趁熱過濾的目的是

 

，
（2）操作Ⅱ中承接濾液的燒杯中需要先加入少量蒸餾水，目的是

 

，
（3）操作Ⅲ中采用減壓過濾，其優(yōu)點(diǎn)是

 

．該小組同學(xué)所用的裝置如圖2所示，儀器A和B的名稱分別是

 

，該裝置有三處錯(cuò)誤，分別是

 

，若實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，應(yīng)采取的措施是

 

．
（4）KNO₃晶體純品的產(chǎn)率

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）根據(jù)不同溫度硝酸鉀的溶解度不同分析，溫度較低時(shí)，硝酸鉀因溶解度變小而析出．
（2）若操作Ⅱ中承接濾液的燒杯中不加入蒸餾水，可析出NaCl雜質(zhì)；
（3）減壓的操作優(yōu)點(diǎn)是：可加快過濾速度，并能得到較干燥的沉淀；根據(jù)圖片判斷所用儀器；若實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，應(yīng)采取的措施是打開旋塞K；
（4）先根據(jù)氯化鉀和硝酸鈉的質(zhì)量計(jì)算其物質(zhì)的量，把氯化鉀和硝酸鈉的混合溶液看成氯化鈉和硝酸鉀的混合溶液，求出理論產(chǎn)出硝酸鉀的質(zhì)量，根據(jù)100℃時(shí)，硝酸鉀的溶解度判斷是否析出硝酸鉀及析出的固體質(zhì)量；再根據(jù)10℃時(shí)硝酸鉀的溶解度判斷是否有固體析出及析出的固體質(zhì)量，然后求KNO₃晶體純品的產(chǎn)率．

解答： 解：（1）溫度較低時(shí)，硝酸鉀因溶解度變小而析出，為防止降溫時(shí)析出硝酸鉀而降低產(chǎn)率，所以要趁熱過濾．
故答案為：防止降溫時(shí)析出硝酸鉀而降低產(chǎn)率；
（2）硝酸鉀晶體的制備實(shí)驗(yàn)中，蒸發(fā)濃縮硝酸鈉和氯化鉀的混合溶液，氯化鈉晶體析出后趁熱過濾，承接濾液的燒杯應(yīng)預(yù)先加蒸餾水，以防降溫氯化鈉溶液達(dá)飽和而析出，
故答案為：防止降溫氯化鈉溶液達(dá)飽和而析出；
（3）減壓的操作優(yōu)點(diǎn)是：可加快過濾速度，并能得到較干燥的沉淀；
根據(jù)圖片知，A為吸濾瓶，B為抽濾瓶；
布氏漏斗上的橡膠塞插入吸濾瓶內(nèi)不能太長，為了防止液體沿著漏斗下端從支管口抽進(jìn)去，需布氏漏斗的頸口斜面與吸濾瓶支管口相對，安全瓶內(nèi)左側(cè)導(dǎo)管不能太長，
若實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，應(yīng)采取的措施是打開旋塞K．
故答案為：加快過濾速度，并能得到較干燥的沉淀；吸濾瓶、抽濾瓶；布氏漏斗上的橡膠塞插入吸濾瓶內(nèi)過長、布氏漏斗的頸口斜面未與吸濾瓶支管口相對、安全瓶內(nèi)左側(cè)導(dǎo)管太長；打開旋塞K；
（4）29.8g KCl的物質(zhì)的量=

29.8g

74.5g/mol

=0.4mol；34.0g NaNO₃的物質(zhì)的量=

34.0g

85g/mol

=0.4mol，
氯化鉀和硝酸鈉不反應(yīng)，所以氯化鉀和硝酸鈉的混合溶液可看作是氯化鈉和硝酸鉀的混合溶液，硝酸鉀和氯化鈉的物質(zhì)的量還是0.4mol，硝酸鉀的質(zhì)量為40.4g，氯化鈉的質(zhì)量為23.4g．100℃時(shí)，20g水中溶有硝酸鉀的質(zhì)量為246g×

1

5

=49.2g＞40.4g，所以硝酸鉀形成的是不飽和溶液，10℃時(shí)，20g水中溶有硝酸鉀的質(zhì)量為20.9g×

1

5

=4.18g＜40.4g，所以析出硝酸鉀的質(zhì)量為40.4g-4.18g=36.22g；所以KNO₃晶體純品的產(chǎn)率

36.22g

40.4g

×100%=89.65%，
故答案為：89.65%．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)的分離和提純等知識點(diǎn)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)惡化計(jì)算能量的考查，題目綜合性較強(qiáng)，掌握減壓過濾操作、有關(guān)結(jié)晶的計(jì)算是解答本題的關(guān)鍵，本題難度較大．