Question

钡盐行业生产中排出大量的钡泥，其主要万分有BaCO₃，BaSiO₃，BaSO₃，Ba（FeO₂）₂等，某主要生产BaCl₂，BaCO₃，BaSO₄的化工厂利用钡泥生产Ba（NO₃）₂．其部分工艺如下：

（1）分离出Ba（NO₃）₂的操作I是

 

；化工生产流程条件的控制尤为重要，此生产过程酶溶时通常控制湿度不超过

 

℃，且不用浓硝酸，主要原因是

 

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（2）步骤I酸溶时BaSO₃除发生BaSO₃+2HNO₃═Ba（NO₃）₂+SO₂↑+H₂O外，还发生另一反应，写出反应的离子方程式：

 

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（3）根据该厂生产实际，中和：加入 X应选用

 

；（填化学式）最后残渣中除少量BaS1O₃，H₂SiO₃，及原有难溶性物质外，还含有

 

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（4）你认为该工艺设汁有哪些不足之处，提出你的合理建议．

 

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Answer 1

考点：制备实验方案的设计,常见金属元素的单质及其化合物的综合应用,物质的分离、提纯和除杂

专题：实验题

分析：（1）实现固体和液体的分离采用过滤的方法，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；
（2）硝酸具有强氧化性，将亚硫酸钡氧化为硫酸钡，同时生成NO与水；
（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H⁺浓度减小，Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀，硝酸具有强氧化性，将亚硫酸钡氧化为硫酸钡，故沉淀中还含有Fe（OH）₃、BaSO₄；
（4）根据流程中会产生大气污染物质结合物质的性质和环保知识来回答判断即可．

解答： 解：向钡泥BaCO₃，BaSiO₃，BaSO₃，Ba（FeO₂）₂等成分中加入稀硝酸和双氧水之后，会发生一系列的反应，溶液当调节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，所的溶液的组成有：硝酸钡、硝酸铁，然后是中和Ⅰ使溶液中H⁺浓度减小，Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀，最终可以获得硝酸钡．
（1）加入氢氧化钡会得到一系列沉淀和硝酸钡沉淀，实现固体和液体的分离采用过滤的方法，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，且浓硝酸易挥发，氧化性强，与亚硫酸钡之间会发生氧化还原反应，消耗算增多，污染环境，
故答案为：过滤；防止反应速率过快，浓HNO₃易挥发、分解，且浓硝酸易挥发，氧化性强，与亚硫酸钡之间会发生氧化还原反应，消耗酸增多，污染环境；
（2）硝酸具有强氧化性，将亚硫酸钡氧化为硫酸钡，同时生成NO与水，反应离子方程式为：3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-=3BaSO₄+2NO↑+H₂O，
故答案为：3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-=3BaSO₄+2NO↑+H₂O；
（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Ⅰ使溶液中H⁺浓度减小，Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀，硝酸具有强氧化性，将亚硫酸钡氧化为硫酸钡，故沉淀中还含有Fe（OH）₃、BaSO₄，
故答案为：BaCO₃；Fe（OH）₃、BaSO₄；
（4）加入硝酸一步，由于硝酸具有强氧化性，可以将亚硫酸钡氧化为硫酸钡，同时生成NO与水，3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-=3BaSO₄+2NO↑+H₂O，一氧化氮是有毒的，所以生产流程会有氮的氧化物造成大气污染是要解决的问题，并且该流程中仍有固体废弃物没有得到恰当的处理，可以对上述氮氧化物以及固体废弃物进行进一步处理，避免二次污染，
故答案为：生产流程会有氮的氧化物造成大气污染，仍有固体废弃物没有得到恰当的处理，建议：对上述氮氧化物以及固体废弃物进行进一步处理，避免二次污染，或是设计更合理的生产流程．

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，难度大．