Question

5．钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有HNO₃  70℃BaCO₃BaSiO₃BaSO₃Ba（FeO₂）₂等]．某主要生产BaCl₂、BaCO₃、BaSO₄的化工厂利用钡泥制取Ba（NO₃）₂，其部分工艺流程如下：

（1）酸溶后溶液中pH=1，Ba（FeO₂）₂与HNO₃的反应化学方程式为Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O
（2）酸溶时通常控制反应温度不超过70℃，且不使用浓硝酸，原因是防止反应速率过快、浓HNO₃易挥发、分解（凡合理答案均可）．
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为BaCO₃（填化学式）；中和Ⅰ使溶液中Fe³⁺、H⁺（填离子符号）的浓度减少（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）．
（4）上述流程中洗涤的目的是减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染（凡合理答案均可）．

Answer 1

分析 利用钡泥制取Ba（NO₃）₂，将钡泥溶于水、硝酸，硅酸盐可以沉淀，用碳酸钡调节pH在4～5，除去溶液的铁离子、减小氢离子的浓度，再用氢氧化钡使溶液pH=7，过滤后得硝酸钡溶液，滤渣洗涤可以除去废渣中的钡离子对环境的污染，且通过循环能充分利用钡离子，
（1）Ba（FeO₂）₂与HNO₃反应的化学方程式为：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O；
（2）温度越高反应速率越快，故控制温度不超过70℃是为了防止反应速率过快，且浓硝酸越浓越易分解，温度高既易挥发，也易分解，故不用浓硝酸．
（3）X既要能中和硝酸，又不产生新杂质，结合本厂实际，故可用BaCO₃；中和Ⅰ使溶液中的Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀、H⁺浓度减小；
（4）洗涤废渣是为了减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染．

解答 解：利用钡泥制取Ba（NO₃）₂，将钡泥溶于水、硝酸，硅酸盐可以沉淀，用碳酸钡调节pH在4～5，除去溶液的铁离子、减小氢离子的浓度，再用氢氧化钡使溶液pH=7，过滤后得硝酸钡溶液，滤渣洗涤可以除去废渣中的钡离子对环境的污染，且通过循环能充分利用钡离子，
（1）Ba（FeO₂）₂中Fe元素是+3价，故Ba（FeO₂）₂与硝酸不发生氧化还原反应，其反应方程式为：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O，
故答案为：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O；
（2）酸溶时控制反应温度不超过70℃，是为了防止温度过高，反应速率太快；不使用浓硝酸，是因为浓HNO₃不稳定，易分解，易挥发，
故答案为：防止反应速率过快；浓HNO₃易挥发、分解（凡合理答案均可）；
（3）加入X调节溶液的pH=4～5，则X应能消耗H⁺，结合工厂主要生产BaCl₂、BaCO₃、BaSO₄的实际情况，可选用BaCO₃；中和后溶液中H⁺浓度减小，pH在4～5时，Fe³⁺也完全沉淀，故Fe³⁺浓度也减小，
故答案为：BaCO₃；Fe³⁺、H⁺；
（4）因为钡盐是重金属盐，有毒，故洗涤的目的是减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染，故答案为：减少废渣中可溶性钡盐对环境的污染（凡合理答案均可）．

点评 本题考查学生在“工艺流程阅读、相关反应化学方程式书写、化学反应条件控制的原理、生产流程的作用”等方面对元素化合物性质及其转化关系的理解和应用程度，考查学生对新信息的处理能力．