题目内容

10．BaCl2•xH2O是用途广泛的基础化工产品．我国目前主要是用盐酸和硫化钡（含少量Mg2+、Fe3+等）反应生产BaCl2•xH2O，工艺流程如图所示．请回答：

已知：室温时Ksp[Mg（OH）2]=1.8×10-11   Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38
（1）反应I中生成的H2S用足量氨水吸收，一定条件下向所得溶液中通人空气，又可得到单质硫并使吸收液再生，再生反应的化学方程式为2（NH4）2S+O2+2H2O=4NH3•H2O+2S↓．
（2）所得氯化钡粗液中含硫化合物（H2S、HS-等）影响产品质量，可鼓入预热后的空气吹除，预热空气的目的是升高温度，减小气体在溶液中的溶解度，利于吹除硫化氢；沉淀A的主要成分是硫．
（3）热空气吹除时会有部分HS-转变为S2O32-，使产品仍不能达到纯度要求，可再行酸化脱硫，酸化脱硫时的离子方程式为S2O32-+2H+=S↓+SO2 ↑+H2O．
（4）室温时，为使Mg2+、Fe3+完全沉淀（当溶液中离子浓度小于1×l05mol•L-1时认为该离子完全沉淀），应将溶液的pH调至$-lg\frac{1{0}^{-14}}{\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}}$（只列算式）以上．
（5）实验室测定产品中x的步骤如下：
①准确称取12.23gBaCl2•xH2O样品，加入l00mL稀盐酸加热溶解；
②边搅拌，边逐滴加入0．lmol•L-1H2SO4溶液，待BaSO4完全沉淀，过滤，沉降后洗涤沉淀2-3次；
③将沉淀充分干燥后称量，质量为11.65g．
检验BaSO4沉淀是否洗涤干净的方法是取代最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，或无溶液，则洗涤干净；经计算x的数值为2．

分析 （1）H2S用足量氨水吸收，会生成硫化铵，空气中的氧气能将硫化铵氧化成硫单质，据此写化学方程式；
（2）预热后的空气能使溶液温度升高，从而减小气体在溶液中的溶解度，利于吹除硫化氢，同时空气中有氧气，能将部分硫化氢氧化成硫单质而形成沉淀；
（3）S2O32-在酸性条件下发生自身氧化还原反应生成二氧化硫和硫单质，根据电荷守恒和元素守恒可写出离子方程式；
（4）根据Ksp[Mg（OH）2]=1.8×10-11可知，要使Mg 2+沉淀完全，溶液中c（OH-）=$\sqrt{\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1×1{0}^{-5}}}$mol/L=$\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}$mol/L，的PH值为$-lg\frac{1{0}^{-14}}{\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}}$，根据Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38要使Fe 3+沉淀完全，溶液中c（OH-）=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{1.0×1{0}^{-5}}}$mol/L=$\root{3}{4.0×1{0}^{-33}}$mol/L，所以当Mg 2+沉淀完全时Fe 3+早已沉淀完全，据此判断；
（5）BaSO4沉淀是从含有氯离子的溶液中析出的，所以可以通过检验沉淀表面是否含有氯离子判断沉淀洗涤是否干净，根据题中的相关数据可知，12.23gBaCl2•xH2O样品，生成BaSO4沉淀质量为11.65g，根据关系式BaCl2•xH2O～BaSO4列比例式可计算出x的值．

解答 解：（1）H2S用足量氨水吸收，会生成硫化铵，空气中的氧气能将硫化铵氧化成硫单质，反应的化学方程式为2（NH4）2S+O2+2H2O=4NH3•H2O+2S↓，
故答案为：2（NH4）2S+O2+2H2O=4NH3•H2O+2S↓；
（2）预热后的空气能使溶液温度升高，从而减小气体在溶液中的溶解度，利于吹除硫化氢，同时空气中有氧气，能将部分硫化氢氧化成硫单质而形成沉淀，
故答案为：升高温度，减小气体在溶液中的溶解度，利于吹除硫化氢；硫；
（3）S2O32-在酸性条件下发生自身氧化还原反应生成二氧化硫和硫单质，反应的离子方程式为S2O32-+2H+=S↓+SO2 ↑+H2O，
故答案为：S2O32-+2H+=S↓+SO2 ↑+H2O；
（4）根据Ksp[Mg（OH）2]=1.8×10-11可知，要使Mg 2+沉淀完全，溶液中c（OH-）=$\sqrt{\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1×1{0}^{-5}}}$mol/L=$\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}$mol/L，的PH值为$-lg\frac{1{0}^{-14}}{\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}}$，根据Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38要使Fe 3+沉淀完全，溶液中c（OH-）=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{1.0×1{0}^{-5}}}$mol/L=$\root{3}{4.0×1{0}^{-33}}$mol/L，所以当Mg 2+沉淀完全时Fe 3+早已沉淀完全，所以应将溶液的pH调至$-lg\frac{1{0}^{-14}}{\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}}$以上，
故答案为：$-lg\frac{1{0}^{-14}}{\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}}$；
（5）BaSO4沉淀是从含有氯离子的溶液中析出的，所以可以通过检验沉淀表面是否含有氯离子判断沉淀洗涤是否干净，操作为取代最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，或无溶液，则洗涤干净，根据题中的相关数据可知，12.23gBaCl2•xH2O样品，生成BaSO4沉淀质量为11.65g，
根据关系式BaCl2•xH2O～BaSO4
           208+18x   233 
           12.23     11.65
$\frac{208+18x}{12.23}=\frac{233}{11.65}$，所以x=2
故答案为：取代最后一次洗涤液，加入硝酸酸化的硝酸银溶液，或无溶液，则洗涤干净；2．

点评 本题考查了BaCl2•2H2O制备实验方案的设计方法，题目难度中等，为高考的热点，正确理解制备流程、反应原理为解答关键，涉及知识点较多，有一定的综合性，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．

练习册系列答案
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1．用已知物质的量浓度的酸测定未知物质的量浓度的碱时，会导致待测碱液的物质的量浓度偏低的操作是（　　）
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18．国家发展改革委员会于数年前就发出“遏制铝冶炼投资反弹”的紧急通知．原因是铝冶炼属高耗能产业，而且某些铝冶炼企业以污染环境为代价，得不偿失．下面是铝和氧化铝生产的流程图：

已知：①铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；
②溶液中的硅酸钠与四羟基合铝酸钠（偏铝酸钠在水溶液中以Na[Al（OH）4]的形式存在）反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学方程式为：2Na2SiO3+2Na[Al（OH）4]=Na2Al2Si2O3↓+4NaOH+2H2O
请回答下列问题：
（1）在工业电解铝的过程中，用石油炼制和煤的干馏产品中的石墨（填物质名称）作电解铝的阴极和阳极材料．
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（4）图中滤液A的主要成分为Fe2O3、Na2Al2Si2O8；滤渣A的用途有作为炼铁的原料或生产硅酸盐产品（写一种）．
（5）在生产氧化铝流程第三步“酸化”中，加入的最佳物质A是CO2．理由是二氧化碳过量时氢氧化铝不会溶解，反应易控制且廉价．
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5．铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，如图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：

已知：①铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；
②溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O═Na2Al2Si2O8↓+4NaOH．
（1）铝土矿中的Al2O3与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O；
（2）在工艺流程中“酸化”时，加入的最佳物质B是CO2，理由是氢氧化铝不溶于弱酸，写出酸化过程发生反应的化学方程式CO2+AlO2-+H2O=Al（OH）3↓+HCO3-．；
（3）工业上用Al2O3与C、Cl2在高温条件下反应制取AlCl3，理论上每消耗6.0g碳单质，转移1mol电子，则反应的化学方程式为A12O3+3C12+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2A1C13+3CO；
（4）某同学推测铝与氧化铁发生铝热反应得到的熔融物中还含有Fe2O3，设计了如下方案来验证：取一块该熔融物投入到少量稀硫酸中，反应一段时间后，向反应后的混合液中滴加物质甲的溶液，观察溶液颜色的变化，即可证明熔融物中是否含有Fe2O3．
    ①物质甲是KSCN（填化学式），②请判断该同学设计的实验方案的合理性不合理（填“合理”或“不合理”）．原因是（若合理，则不用填写）Fe3+可能被Fe全部还原为Fe2+而不能使KSCN溶液变红．
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A．高强度、质量轻B．耐热、抗高温C．耐腐蚀、稳定性好D．导电、导热性好
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A．MgCl2B．Na2O2C．KHSO4D．NH4Cl
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