Question

19．某化工厂排出废渣的主要成分为BaCO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等，利用此废渣制备Ba（NO₃）₂晶体的部分工艺流程如下：

已知：Ba（NO₃）₂的溶解度受温度影响较大．
（1）废渣中Ba（FeO₂）₂中Fe元素的化合价为+3，酸溶后溶液的pH=1，Ba（FeO₂）₂与HNO₃反应生成两种硝酸盐，化学方程式为：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O；
（2）废渣1主要成分为BaSO₄（填化学式）；
（3）X的最佳试剂为B；
A．BaCl₂B．BaCO₃C．Ba（NO₃）₂D．Na₂CO₃
（4）操作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶；
（5）称取6.96g所得Ba（NO₃）₂晶体溶于蒸馏水，加入足量的硫酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀质量为4.66g，则该Ba（NO₃）₂的纯度为75%．

Answer 1

分析 废渣的主要成分为BaCO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等，由流程可知，加硝酸溶解，生成硝酸钡、硝酸铁，硝酸与亚硫酸钡发生氧化还原反应生成硫酸钡，则废渣1为硫酸钡，X既要能中和硝酸，又不产生新杂质，结合实际，故可用BaCO₃，调节pH使铁离子转化为沉淀，然后过滤，废渣2为Fe（OH）₃，然后加氢氧化钡溶液调节pH为中性，结合Ba（NO₃）₂的溶解度受温度影响较大，则操作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶，再过滤、洗涤、干燥得到Ba（NO₃）₂晶体，剩余的滤液中仍含有少量的Ba（NO₃）₂，所以含有Ba（NO₃）₂的母液应该，循环到容器中，以此来解答．

解答 解：废渣的主要成分为BaCO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等，由流程可知，加硝酸溶解，生成硝酸钡、硝酸铁，硝酸与亚硫酸钡发生氧化还原反应生成硫酸钡，则废渣1为硫酸钡，X既要能中和硝酸，又不产生新杂质，结合实际，故可用BaCO₃，调节pH使铁离子转化为沉淀，然后过滤，废渣2为Fe（OH）₃，然后加氢氧化钡溶液调节pH为中性，结合Ba（NO₃）₂的溶解度受温度影响较大，则操作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶，再过滤、洗涤、干燥得到Ba（NO₃）₂晶体，
（1）由化合物中正负化合价的倒数和为0可知，Ba（FeO₂）₂与中钡元素为+2价，O为-2价，则铁元素为+3价，与硝酸反应生成Ba（NO₃）₂和Fe（NO₃）₃，其反应方程式为Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O，
故答案为：+3；Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O；
（2）由上述分析可知，废渣1为BaSO₄，故答案为：BaSO₄；
（3）X既要能中和硝酸，又不产生新杂质，结合工厂实际，应该用BaCO₃来调节pH，故答案为：B；
（4）从溶液中提取溶质的方法为：蒸发浓缩、冷却结晶，然后过滤，所以操作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（5）设参加反应的Ba（NO₃）₂为xg，则
   Ba（NO₃）₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+2HNO₃
    261               233
     x                4.66g
$\frac{261}{x}=\frac{233}{4.66g}$，解得x=5.22g，
则该Ba（NO₃）₂的纯度为$\frac{5.22g}{6.96g}$×100%=75%，
故答案为：75%．

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，把握实验流程、物质的性质、混合物分离方法等为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，综合性较强，题目难度中等．