Question

（15分）K₂CO₃有广泛的用途。

（1）钾肥草木灰中含有K₂CO₃、K₂SO₄、KCl等。将草木灰用水浸取，过滤、蒸发得浓缩液。

①该浓缩液呈碱性的原因用离子方程式表示为       。

②检验该浓缩液中Cl^－所用的试剂有         。

A．AgNO₃溶液 

B．硝酸 

C．盐酸 

D．Ba(NO₃)₂溶液 

E．BaCl₂溶液

（2）工业上曾利用如下反应生产碳酸钾：K₂SO₄ + C + CaCO₃ → K₂CO₃+ X+ CO₂↑（未配平）

已知X为两种元素组成的化合物，则X的化学式为           ；反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为         。

（3）离子膜电解-炭化法是目前生产碳酸钾的常用的方法。

第一步：精制KCl溶液

粗KCl中含有Ca²⁺、Mg²⁺等离子，按以下流程精制：

已知：加入K₂CO₃后，溶液中部分Mg²⁺转化为MgCO₃沉淀。

K_sp[Mg(OH)₂]=5.6×10^－12，K_sp(CaCO₃)=2.8×10^－9，K_sp(MgCO₃)=6.8×10^－6。

①操作Ⅰ的名称是          。

②当加入KOH后，溶液中n(CO₃^2－)增大，主要原因是     。

第二步：电解精制后的KCl溶液制取KOH，其它产物制取盐酸。

第三步：将KOH与CO₂反应转化为KHCO₃，再将KHCO₃分解得到产品。

③离子膜电解-炭化法的整个过程中，可以循环利用的物质有     。

Answer

（1）① CO32－ + H2O HCO3－ + OH－ （3分） ② ABD（2分。漏选得1分，错选不得分）

（2）CaS（1分） 1∶2 （2分）（3）① 过滤（2分）

② Ksp[Mg(OH)2]比Ksp[MgCO3]小，加入KOH后，MgCO3转化为Mg(OH)2而导致n(CO32－)增大（或其他合理答案，如：MgCO3(s) Mg2+(aq) + CO32－(aq)，加入KOH，Mg2+与OH－结合生成更难溶的Mg(OH)2，使平衡正移，n(CO32－)增大）。（2分） ③ 盐酸、CO2 （各1分，共2分）

【解析】

试题分析：（1）①溶液中碳酸根水解，溶液显碱性，反应的离子方程式为CO32－ + H2O HCO3－ + OH－。

②由于溶液中含有硫酸根离子，所以再检验该浓缩液中Cl－时，首先要除去硫酸根，利用硝酸钡，最后加入硝酸酸化的硝酸银溶液即可检验氯离子，答案选ABD。

（2）根据原子守恒可知X中含有钙和硫两种元素，则X的化学式为CaS；反应中碳元素化合价从0价升高到＋4价失去4个电子，碳是还原剂。S元素从＋6价降低到—2价，得到8个电子，则硫酸钾是氧化剂，根据电子得失守恒可知氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2。

（3）①溶液中含有产生的碳酸钙和氢氧化镁沉淀，所以操作Ⅰ的名称是过滤。

②由于Ksp[Mg(OH)2]比Ksp[MgCO3]小，加入KOH后，MgCO3转化为Mg(OH)2而导致n(CO32－)增大。③电解氯化钾生成氢氧化钾、氯气和氢气，氢气和氯气化合生成氯化氢。碳酸氢钾分解形成碳酸钾、水和CO2，所以离子膜电解-炭化法的整个过程中，可以循环利用的物质有盐酸、CO2。

考点：考查盐类水解、氧化还原反应及物质的分离与提纯等