Question

工业上用重晶石（BaSO₄）制备BaCO₃的常用方法主要有高温锻烧还原法、沉淀转化 法等．高温煅烧还原法的工艺流程可简单的表示如下：

（1）若“煅烧”时产生一种有毒的还原性气体，则反应的化学方程式为

 

．
（2）工业上煅烧重晶石矿粉时，为使BaSO₄得到充分的还原和维持及应所需的高温，应采取的措施是

 

．
a．加入过量的炭，同时通入空气    b．设法将生成的BaS及时移出
（3 ）在第一次过滤后洗涤，检验是否洗涤干净的试剂最好是

 

（4）沉淀转化法制备BaCO₃可用饱和Na₂CO₃溶液将BaSO₄转化为BaCO₃：
BaSO4(s)

+CO

2 3

^-（aq）?BaCO3(s)

+SO

2- 4

(aq)
则：①在实验室将少量BaSO₄固体全部转化为BaCO₃的实验操作方法与步骤为

 

②与高温煅烧还原法相比，沉淀转化法的优点主要有

 

．
③已知：Kw(BaCO3)=2.40×10-9，Kw（BaSO₄）=1.20×10^-10 Kw(BaSO4)=1.20×10-10．现欲用沉淀转化法将BaSO₄转化为BaCO₃，该反应的平衡常数为

 

．如用1.00L 0.210mol?L^-1Na₂CO₃溶液处理，试计算BaSO₄被转化的质量

 

（要有计算过程，结果保留3位有效数字）．

Answer 1

分析：（1）根据题目信息BaSO₄和C反应生成BaS和CO；
（2）a．加入过量的炭使BaSO₄得到充分的还原，同时通入空气使CO燃烧提供热量；
b．设法将生成的BaS及时移出不能维持及应所需的高温；
（3）BaS为可溶性盐，检验是否洗涤干净即检验是否含有钡离子；
（4）①难溶电解质的溶解平衡中，溶度积小的电解质也能向溶度积大的电解质转化，注意浓度的大小问题；
②根据所发生的化学反应来判断分析方法的优点；
③将BaSO₄转化为BaCO₃：BaSO₄ +CO₃^2-?BaCO₃ +SO₄^2-反应的平衡常数为K=

C(SO4 2-)

C(CO3 2-)

=

Kw(BαSO4)

Kw(BαCO3)

；根据化学方程式和化学平衡常数进行计算．

解答：解：（1）BaSO₄和C反应生成BaS和CO：BaSO₄+4C

高温  .

BaS+4CO↑，故答案为：BaSO₄+4C

高温  .

BaS+4CO↑；
（2）a．加入过量的炭使BaSO₄得到充分的还原，同时通入空气使CO燃烧提供热量，故a正确；
b．设法将生成的BaS及时移出不能维持及应所需的高温，故b错误；
故选：a；
（3）BaS为可溶性盐，检验是否洗涤干净即检验是否含有钡离子，可用硫酸来检验，
故答案为：硫酸；
（4）①常温下，向饱和Na₂CO₃溶液中加少量BaSO₄粉末，部分BaSO₄因饱和Na₂CO₃溶液中高浓CO₃^2-转化BaCO₃，
故答案为：将适龄饱和Na₂CO₃溶液加入BaSO₄沉淀中，充分搅拌，静置、弃去上层清液，如此操作，反复多次；
②用饱和Na₂CO₃溶液沉淀转化法的优点是不需要消耗能量、不产生污染物，
故答案为：节能，环保；
③将BaSO₄转化为BaCO₃：BaSO₄ +CO₃^2-?BaCO₃ +SO₄^2-反应的平衡常数为K=

c(SO4 2-)

c(CO3 2-)

=

Kw(BaSO4)

Kw(BaCO3)

=

1.2×10-9

2.4×10-10

=0.05，
1.00L 2.0 mol?L^-1饱和Na₂CO₃溶液能处理xmol BaSO₄，
 BaSO₄ +CO₃^2-?BaCO₃ +SO₄²
 （O.210-x）mol?L^-1  x mol?L^-1
根据K=

C(SO4 2-)

C(CO3 2-)

=

x

O.210-x

=0.05，解得：X=0.01，BaSO₄被转化的质量为0.01mol×233g/mol=2.33g，
故答案为：2.33g．

点评：本题考查了物质的制备以及沉淀转化的有关知识，可以根据所学知识进行回答，难度不大．