题目内容
【题目】毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质)。实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如图:
(1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是__。
(2)加入NH3·H2O调pH=8可除去__(填离子符号),滤渣Ⅱ中含__(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量,原因是__。
已知:Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9
Ca2+ | Mg2+ | Fe3+ | |
开始沉淀时的pH | 11.9 | 9.1 | 1.9 |
完全沉淀时的pH | 13.9 | 11.1 | 3.2 |
(3)利用间接酸碱滴定法可测定Ba2+的含量,实验分两步进行。
已知:2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O
Ba2++CrO42-=BaCrO4↓
步骤Ⅰ:移取xmL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用bmol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V0mL。
步骤Ⅱ:移取ymLBaCl2溶液于锥形瓶中,加入xmL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用bmol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1mL。
滴加盐酸标准液时应使用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的__(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的浓度为__mol·L-1。若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba2+浓度测量值将__(填“偏大”或“偏小”)。
【答案】增大接触面积从而使反应速率加快 Fe3+ Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,产品产量减少 上方 偏大
【解析】
制备BaCl2·2H2O的流程:毒重石的主要成分BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),加盐酸溶解,碳酸钡和盐酸反应:BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O,加入氨水,调pH为8,Fe3+完全沉淀时的pH为3.2,只有Fe3+完全沉淀,滤渣1为Fe(OH)3,溶液中主要含Ca2+、Mg2+、Ba2+,加入氢氧化钠调节pH=12.5,Ca2+完全沉淀时的pH为13.9,Mg2+完全沉淀时的pH为11.1,Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2;溶液中主要含Ca2+、Ba2+,加入H2C2O4,得到CaC2O4↓,除去Ca2+,蒸发浓缩冷却结晶得到BaCl2·2H2O。
(1)化学反应的速率与反应物的接触面积有关,毒重石用盐酸浸取前需充分研磨,目的是增大接触面积从而使反应速率加快。故答案为:增大接触面积从而使反应速率加快;
(2)根据流程图和表中数据可知:Fe3+完全沉淀时的pH为3.2,加入氨水,调pH为8,Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+,Fe3+完全沉淀,滤渣1为Fe(OH)3,加入氢氧化钠调节pH=12.5,Ca2+完全沉淀时的pH为13.9,Mg2+完全沉淀时的pH为11.1,Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2,溶液中主要含Ca2+、Ba2+,Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9,易形成CaC2O4沉淀,加入H2C2O4时应避免过量,防止CaC2O4沉淀完全后,过量的H2C2O4会导致生成BaC2O4沉淀,产品的产量减少;
故答案为:Fe3+;Mg(OH)2、Ca(OH)2;H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,产品产量减少;
(3)滴加盐酸标准液时应使用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的上方;
步骤Ⅱ:待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用b mol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1mL,则发生2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H2O的盐酸的物质的量为:V1×10-3×bmol,步骤Ⅰ:用b mol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸体积为V0mL,加入的总盐酸的物质的量:V0×10-3×bmol,Ba2++CrO42-═BaCrO4↓,与Ba2+反应的CrO42-的物质的量为V0×10-3×bmol-V1×10-3×bmol=(V0-V1)b×10-3mol,步骤Ⅱ:移取y mLBaCl2溶液于锥形瓶中,所以BaCl2溶液的浓度为:mol·L-1=mol·L-1。若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,V1减小,Ba2+浓度测量值将偏大。故答案为:上方;;偏大。