题目内容
【题目】氯化钡是白色的晶体,易溶于水,微溶于盐酸和硝酸,难溶于乙醇和乙醚,易吸湿,需密封保存。工业上制备BaCl2·2H2O有如下两种途径:
途径1:以重晶石(主要成分BaSO4)为原料,流程如下:
(1)写出“溶解”时反应的化学方程式方程式:________________________。
(2)“高温焙烧”时必须加入过量的炭,同时还要通入空气,其目的是_____________。
(3)结晶得到的晶体,需用乙醇洗涤的理由是_______________________。
途径2:以毒重石(主要成分BaCO3,含CaCO3、MgCO3、Fe2O3、SiO2等杂质)为原料,流程如下:
已知:Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。
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 | 3.7 |
(4)滤渣I的成分为________(填化学式)。
(5)滤渣II中含_________(填化学式)。过滤析出后,滤液中含有的Mg2+浓度为_______。
(6)加入H2C2O4时应避免过量,其原因是为了防止生成______(填化学式)。
【答案】 BaS+2HCl=BaCl2+H2S↑ 使硫酸钡得到充分还原,提高BaS的产量;该反应为高温反应,碳和氧气反应放出热量维持所需要的高温条件 氯化钡难溶于乙醇,(水和乙醇互溶)洗涤时减少产品的损失 SiO2、Fe (OH)3 Mg(OH)2、Ca(OH)2 1.8×10-8 mol·L-1 BaC2O4
【解析】(1)重晶石矿经过高温焙烧的产物用盐酸溶解,产生了硫化氢,根据复分解反应的原理,硫酸钡焙烧生成了BaS,因此溶解的反应方程式为,故答案为:BaS+2HCl=BaCl2+H2S↑;
(2)根据“高温焙烧”可知,此步需要维持高温,也可以使硫酸钡得到充分还原,提高BaS的产量,碳和氧气反应放出热量维持所需要的高温条件,故答案为:使硫酸钡得到充分还原,提高BaS的产量;该反应为高温反应,碳和氧气反应放出热量维持所需要的高温条件;
(3)根据信息可知,氯化钡易溶于水,微溶于盐酸和硝酸,难溶于乙醇和乙醚,用乙醇洗涤,可以减少产品的损失,故答案为:氯化钡难溶于乙醇,洗涤时减少产品的损失;
(4)二氧化硅不溶于盐酸和氨水,因此滤渣中含有二氧化硅,盐酸溶解氧化铁生成铁离子。氨水调节溶液的pH=8时,铁离子转化为氢氧化铁沉淀,因此滤渣中还含有氢氧化铁,故答案为:SiO2、Fe (OH)3;
(5)pH=12.5时,溶液中的钙离子和镁离子转化为氢氧化钙和氢氧化镁沉淀,根据pH=12.5时,c(OH-)=10-1.5 mol/L,Ksp[Mg(OH)2]= c(Mg2+)×c2(OH-)=1.8×10-11,c(Mg2+)=1.8×10-8 mol/L,故答案为:Mg(OH)2、Ca(OH)2;1.8×10-8 mol/L;
(6)H2C2O4过量时,当Qc>Ksp(BaC2O4),可能会生成BaC2O4沉淀,因此H2C2O4应避免过量,故答案为:BaC2O4。
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