Question

【题目】钛酸钡(BeTiO3)在工业上有重要用途，主要用于制作电子陶瓷、PTC热敏电阻、电容器等多种电子元件。以下是生产钛酸钡的一种工艺流程图：

已知：①草酸氧化钛钡晶体的化学式为BaTiO(C2O4)2·4H2O；

②25℃时，BaCO3的溶度积Ksp=2.58×10-9；

（1）BaTiO3中Ti元素的化合价为：__。

（2）用盐酸酸浸时发生反应的离子方程式为：__，为提高酸浸速率，可适当进行加热，但温度不宜过高，原因是__。

（3）流程中通过过滤得到草酸氧化钛钡晶体后，为提高产品质量需对晶体洗涤。

①过滤操作中使用的玻璃仪器有：__。

②简述证明草酸氧化钛钡晶体已洗净的操作及现象__。

（4）TiO2具有很好的散射性，是一种有重要用途的金属氧化物。工业上可用TiCl4水解来制备，制备时需加入大量的水，同时加热，其目的是：__。

（5）某兴趣小组取19.70gBaCO3模拟上述工艺流程制备BaTiO3，得产品13.98g，BaTiO3的产率为：___。

（6）流程中用盐酸酸浸，其实质是BaCO3溶解平衡的移动。若浸出液中c(Ba2+)=0.05mol/L，则c(CO32-)在浸出液中的最大浓度为__mol/L。

Answer 1

【答案】+4 BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O 适当加热可提高反应速率，但温度过高会加快盐酸挥发，反应物浓度降低又会使酸浸速率降低 漏斗、烧杯、玻璃棒 取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，说明已洗净 促进TiCl4水解 60% 5.16×10-8

【解析】

由制备实验流程可知，BaCO3用盐酸酸浸得到氯化钡溶液，再向氯化钡混合液中加入TiCl4溶液和草酸溶液得到草酸氧钛钡晶体和HCl，生成的HCl可循环利用，最后通过洗涤、干燥煅烧草酸氧钛钡晶体得到BaTiO3；

(1)化合物中正负化合价的代数和为0；

(2)BaCO3与盐酸反应生成氯化钡、水、二氧化碳；盐酸具有挥发性，温度过高加快挥发；

(3)过滤需要烧杯、漏斗、玻璃棒，取最后一次的洗涤液检验是否含氯离子，确定是否洗涤干净；

(4)用TiCl4水解来制备，制备时需加入大量的水，同时加热，可促进水解；

(5)结合BaCO3～BaTiO3计算；

(6)出液中c([Ba2+)=0.05mol/L，结合25℃时BaCO3的溶度积Ksp=2.58×10-9计算。

(1)BaTiO3中Ba的化合价为+2价，O的化合价为-2价，根据化合物中元素的正负化合价代数和为0，Ti的化合价为+4价；

(2)盐酸酸浸时反应的化学方程式BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2↑，离子方程式为BaCO3+2H+=Ba2++H2O+CO2↑；适当加热可提高反应速率，但温度过高会加快盐酸挥发，反应物浓度降低又会使酸浸速率降低；

(3)①过滤操作中使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；

②根据流程草酸氧化钛钡晶体吸附可溶性的Cl-等，要证明晶体已经洗净即证明洗涤液中不含Cl-。方法是：取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，说明已洗净；

(4)TiCl4水解的离子方程式为TiCl4+2H2OTiO2+4HCl，加入大量水促进TiCl4水解，盐的水解是吸热过程，加热促进TiCl4水解，制备时加入大量的水同时加热，目的是促进TiCl4的水解；

(5)根据Ba守恒，理论上得到BaTiO3的质量为×233g/mol=23.3g，BaTiO3的产率为×100%=60%；

(6)BaCO3的溶解平衡表达式为BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO32-(aq)，Ksp(BaCO3)=c(Ba2+)·c(CO32-)=2.58×10-9，若浸出液中c(Ba2+)=0.05mol/L，则CO32-在浸出液中最大浓度c(CO32-)=2.58×10-9÷0.05mol/L=5.16×10-8mol/L。