Question

18．硝土中含有硝酸鎂、硝酸鈣、氯化鈉等物質，草木灰的主要成分是碳酸鉀，民間曾用硝土和草木灰作原料來制取硝酸鉀，其主要生產流程如圖1：

某課外小組模仿該生產流程在實驗室進行實驗，請回答有關問題：
（1）寫出步驟①中生成MgCO₃沉淀的化學反應方程式：Mg（NO₃）₂+K₂CO₃═MgCO₃↓+2KNO₃；
（2）在步驟①②③中都需要的常用玻璃儀器除燒杯外，還需要玻璃棒、漏斗；
（3）步驟 ④中濾液可重復使用的理由是濾液中含有較多的K₂CO₃，（或重復利用濾液中的K₂CO₃，節約原料）；
（4）參考圖2，解釋在生產流程中用蒸發結晶得到NaCl晶體，而用冷卻結晶得到KNO₃的原因NaCl的溶解度受溫度變化影響較小，KNO₃的溶解度受溫度變化影響較大．

Answer 1

分析 （1）根據復分解反應發生的條件，硝土中的硝酸鎂、硝酸鈣可與草木炭的主要成分碳酸鉀發生反應，生成碳酸鎂或碳酸鈣沉淀及硝酸鉀；
（2）過濾是分離固液混合物的常用的操作方法，該操作后可得到濾液和固體濾渣，結合過濾需要的儀器分析；
（3）冷卻至室溫過程中，熱的硝酸鉀飽和溶液析出晶體時，仍有部分硝酸鉀溶解在濾液中；可再次參與制取硝酸鉀，進行硝酸鉀的提取；
（4）根據溶解度曲線圖，可確定兩物質的溶解度受溫度影響的不同，利用這個差異解釋生產流程中用蒸發結晶得到NaCl晶體，而用冷卻結晶得到KNO₃晶體的原因．

解答 解：（1）硝土中的硝酸鎂與草木灰主要成分碳酸鉀反應，生成碳酸鎂沉淀和硝酸鉀，化學方程式為Mg（NO₃）₂+K₂CO₃═MgCO₃↓+2KNO₃；
（2）根據步驟①②③完成后得到濾液和固體物質濾渣，可判斷操作a為過濾操作，需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗；
（3）降溫結晶析出晶體后的溶液仍為該溶質的飽和溶液，因此，濾液中還較有較多的硝酸鉀，通過再次操作可繼續獲得硝酸鉀晶體；
（4）根據溶解度曲線圖，氯化鈉的溶解度受溫度影響不大，在獲得氯化鈉晶體時應采取蒸發結晶的方法，而硝酸鉀的溶解度隨溫度改變變化較大，采取降溫結晶獲得硝酸鉀晶體更為方便；
故答案為：（1）Mg（NO₃）₂+K₂CO₃═MgCO₃↓+2KNO₃；（2）玻璃棒，漏斗；（3）濾液中含有較多的K₂CO₃，（或重復利用濾液中的K₂CO₃，節約原料）；
（4）NaCl的溶解度受溫度變化影響較小，KNO₃的溶解度受溫度變化影響較大．

點評 利用流程圖分析用硝土和草木灰作原料來制取硝酸鉀的主要生產流程，明確其中所涉及的操作和發生的反應，此乃解決問題的一般的思考方法．