题目内容
【题目】钡盐生产过程中排出大量钡泥[主要含有BaCO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等],某工厂本着资源利用和降低生产成本的目的。在生产BaCO3同时,充分利用钡泥来制取Ba(NO3)2晶体及其它副产品,其部分工艺流程如下:
已知: ①Fe(OH)3和Fe(OH)2完全沉淀时溶液的pH分别为3.2和9.7
②Ba(NO3)2在热水中的溶解度大,在冷水中的溶解度小
③Ksp(BaSO4)=1.1×10-10 Ksp(BaCO3)=5.1×10-9
(1)该厂生产的BaCO3因含有少量BaSO4而不纯,提纯的方法是:将产品加入足量饱和的Na2CO3溶液中充分搅拌、过滤、洗涤。用离子方程式说明该提纯的原理 。
(2)上述流程中Ba(FeO2)2与HNO3溶液反应生成两种盐,反应的化学方程式为 。
(3)结合本厂生产实际,X试剂应选下列中的 。
A.BaCl2 B.BaCO3 C.Ba(NO3)2 D.Ba(OH)2
(4)废渣2为 。
(5)操作III为 。
(6)过滤III后的母液应循环到容器 中(选填a、b、c) 。
(7)称取w克的晶体样品溶于蒸馏水中加入足量的稀硫酸,反应后经一系列操作称重所得沉淀质量为m克,则该晶体的纯度可表示为______________。
【答案】(1)BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq)
【不写(s)、(aq)不扣分,写等号不扣分】
(2)Ba(FeO2)2+8HNO3=Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O 【未配平不给分】
(3)B(4)Fe(OH)3 (5)蒸发浓缩、冷却结晶 【浓缩、结晶即给分】
(6)C(7)261m/(233w)×100% 【不乘以100%也给分】
【解析】
试题分析:
(1)根据题目已知信息可知Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4),BaSO4尽管难溶,也存在一定的溶解度,只要加入足量的饱和Na2CO3溶液,使c(Ba2+)·c(CO32-)>Ksp(BaCO3),就可以发生沉淀的转化,而形成BaCO3沉淀,使BaSO4不断溶解,最后转化为BaCO3,用离子方程式表示为BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq);
(2)上述流程酸溶时,Ba(FeO2)2与HNO3反应生成两种硝酸盐硝酸钡、硝酸铁,同时产生水,根据质量守恒定律可得该反应的化学方程式为:Ba(FeO2)2+8HNO3 = Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O;
(3)A、BaCl2可以与硫酸根离子发生沉淀反应,但是不能与H+发生反应,因此不能调节溶液的pH,而且会引入杂质离子Cl-,A错误;B、BaCO3能与H+发生反应,因此能调节溶液的pH,也不引入新的杂质离子,符合题意,B正确;C、Ba(NO3)2不能与H+发生反应,因此不能调节溶液的pH,C错误;D、Ba(OH)2能与H+发生反应,能调节溶液的pH,但是该物质是强碱,制取物质成本高,造价高,不经济,D错误,答案选B;
(4)pH大于3.2时就完全沉淀,所以废渣2为Fe(OH)3。
(5)由于Ba(NO3)2在热水中的溶解度大, 在冷水中的溶解度小,所以操作III为蒸发浓缩、冷却结晶。
(6)过滤3后的母液是析出Ba(NO3)2晶体后的Ba(NO3)2的饱和溶液,为使物质循环利用,根据各个容器中物质的成分可知应循环到容器C中;
(7)Ba(NO3)2晶体溶于水与加入的硫酸溶液发生反应:Ba2++SO42-=BaSO4↓,n(BaSO4)= m g÷233g/mol=m/233mol;由于Ba(NO3)2的式量是261,因此w g晶体中含有Ba(NO3)2的质量是m[Ba(NO3)2]= m/233mol×261g/mol=261m/233g,所以该晶体中硝酸钡的质量分数是[261m/233g] ÷w×100%=261m/233w×100%。
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