Question

【题目】钛酸钡（BaTiO3）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：25℃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，为使酸浸速率加快，可采取的一种措施是：____________________，发生反应的离子方程式为：____________________________________。

（3）流程中通过过滤得到草酸氧化钛钡晶体，过滤操作中使用的玻璃仪器有：______________。

（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+)=0.1mol·L-1，则c(CO32-)在浸出液中的最大浓度为：_________mol·L-1。

Answer 1

【答案】+4 适当增大盐酸浓度；适当升高温度；减小BaCO3粒径等合理即可 BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + CO2 + H2O 漏斗、烧杯、玻璃棒 促进TiCl4水解 60% 2.58×10-8

【解析】

在酸性条件下，将碳酸钡溶解，向浸出液中加入TiCl4、草酸溶液。经过过滤得到草酸氧化钛钡晶体，洗涤煅烧后得到BaTiO3，据此分析；

(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元素的化合价为+4价，因此，本题答案为：+4；

(2)适当增大盐酸浓度、适当升高温度、减小BaCO3粒径都可以使酸浸速率加快；盐酸酸浸时反应的化学方程式为BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + CO2↑ + H2O ，离子方程式为：BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + CO2↑+ H2O。因此，本题答案为：适当增大盐酸浓度；适当升高温度；减小BaCO3粒径等合理即可；BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + CO2↑+ H2O；

(3)过滤操作中使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；

(4) TiCl4水解的离子方程式为TiCl4+2H2O=TiO2+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，故制备时加入大量的水同时加热，目的是促进TiCl4的水解。因此，本题答案为：促进TiCl4水解；

（5）根据Ba元素守恒，理论上得到BaTiO3的质量为19.7g/197(g/mol)×233g/mol=23.3g， BaTiO3的产率为13.98g/23.3g×100%=60%，因此，本题答案为：60%；

（6）BaCO3的溶解平衡方程式为BaCO3(s) Ba2+(aq)+CO32-(aq)，Ksp(BaCO3)=c(Ba2+)×c(CO32-)=2.58×10-9，若浸出液中c(Ba2+)=0.1mol/L，则CO32-在浸出液中最大浓度c(CO32-)=2.58×10-8mol/L，因此，本题答案为：2.58×10-8；