Question

【题目】我国重晶石（含BaSO490%以上）资源丰富，其中贵州省重晶石储量占全国总储量的三分之一。我省某工厂以重晶石为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”——钛酸钡(BaTiO3)的工艺流程如下：

查阅资料可知：

①常温下： Ksp(BaSO4)=1.0×10-10，Ksp(BaCO3)=2.5×10-9

②TiC14在常温下是无色液体，遇水容易发生水解：TiCl4+2H2O=TiO2+4HCl。

③草酸氧钛钡的化学式为：BaTiO(C2O4)2·4H2O。

请回答下列问题：

（1）工业上用饱和Na2CO3溶液处理重晶石（假设杂质不与Na2CO3溶液作用），待达到平衡后，移走上层清液，重复多次操作，将BaSO4转化为易溶于酸的BaCO3，该过程用离子方程式可表示为___________，此反应的平衡常数K=____ （填写计算结果）。若不考虑CO32- 的水解，则至少需要使用_____mol/L 的Na2CO3溶液浸泡重晶石才能实现该转化过程。

（2）酸浸时所发生反应的离子方程式为___________________________________。

（3）配制TiCl4溶液时通常将TiCl4固体溶于浓盐酸再加水稀释，其目的是_____________________。

（4）可循环使用的物质X 是_________（填化学式），设计实验方案验证草酸氧钛钡晶体是否洗涤干净：_____________________________________________________________。

（5）煅烧草酸氧钛钡晶体得到BaTiO3的同时，高温下生成的气体产物有CO、__________和_________（填化学式）。

Answer 1

【答案】 BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq) 0.04(或1/25) 2.5×10-4 BaCO3+2H+= Ba2++CO2↑+H2O 抑制TiCl4的水解 HCl 取最后一次洗涤液少许，滴入稀硝酸酸化的硝酸银，若无沉淀生成，则说明晶体已经洗涤干净 CO2 H2O(g)

【解析】（1）用饱和Na2CO3溶液将BaSO4转化为易溶于酸的BaCO3离子方程式为：BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)，根据平衡常数的定义，结合方程式可知K===0.04，饱和硫酸钡溶液中，SO42－浓度是1×10-5mol/L，所以此时CO32－浓度是1×10-5mol/L÷0.04＝2.5×10－4mol/L；（2）酸浸时，碳酸钡与盐酸反应生成氯化钡、水、二氧化碳，离子反应为BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O；（3）TiC14在常温下是无色液体，遇水容易发生水解可知，在配制为抑止其水解，需将TiCl4固体溶于浓盐酸再加水稀释；（4）向混合液中加入TiC14溶液和H2C2O4溶液反应得到草酸氧钛钡和HCl，故可循环使用的物质X 是HCl；草酸氧钛钡晶体表面附着氯离子，验证草酸氧钛钡晶体是否洗涤干净的方法为：取最后一次洗涤液少许，滴入稀硝酸酸化的硝酸银，若无沉淀生成，则说明晶体已经洗涤干净；（5）BaTiO(C2O4)24H2O煅烧，发生分解反应，由元素守恒可知，生成高温下的气体产物有CO、CO2、H2O(g)。