Question

钡盐生产中排出大量的钡泥[主要含BaCO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等]，某主要生产BaCO₃的化工厂利用钡泥制取Ba（NO₃）₂晶体及其他副产物，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在热水中溶解度较大，在冷水中溶解度较小
③K_SP（BaSO₄）=1.1×10^-10，K_SP （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：将产品加入足量的饱和Na₂CO₃溶液中，充分搅拌，过滤，洗涤．用离子方程式说明提纯原理：

 

（2）上述流程酸溶时，Ba（FeO₂）₂与HNO₃反应生成两种硝酸盐，化学方程式为：

 

（3）该厂结合本厂实际，选用的X为

 

；
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3后的母液应循环到容器

 

中．（填“a”、“b”或“c”）
（7）称取w克晶体溶于蒸馏水，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m克，则该Ba（NO₃）₂的纯度为

 

 （相对分子质量：Ba（NO₃）₂为261，BaSO₄为233）

Answer 1

考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,制备实验方案的设计

专题：电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）根据沉淀溶解平衡的移动分析；
（2）Ba（FeO₂）₂与中钡元素和铁元素的化合价分析反应产物，然后写出方程式；
（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；
（4）根据三价铁离子和二价铁离子完全沉淀时的PH分析；
（5）根据从溶液中提取溶质的方法分析；
（6）根据母液中的成分判断；
（7）根据沉淀硫酸钡的质量，结合方程式计算求出硝酸钡的质量，再求样品的纯度．

解答： 解：（1）将BaCO₃加入足量的饱和Na₂CO₃溶液中，存在BaSO₄（s）?Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），钡离子与碳酸根离子结合生成碳酸钡沉淀，使硫酸钡的沉淀溶解平衡正移，从而转化为碳酸钡，其反应的离子方程式为：BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq），
故答案为：BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）；
（2）Ba（FeO₂）₂与中钡元素为+2价，铁元素为+3价，所以反应产物为Ba（NO₃）₂和Fe（NO₃）₃，所以其反应方程式为：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；
（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）已知Fe（OH）₃和Fe（OH）₂完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2和9.7，流程中调节PH为4～5，所以三价铁离子会完全转化为沉淀Fe（OH）₃，
故答案为：Fe（OH）₃；
（5）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；
（6）通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到硝酸钡晶体，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c中，
故答案为：c；
（7）称取w克晶体溶于蒸馏水，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m克，其发生的反应为：Ba（NO₃）₂+H₂SO₄=BaSO₄+2HNO₃，
设参加反应的Ba（NO₃）₂为xg，
   Ba（NO₃）₂+H₂SO₄=BaSO₄+2HNO₃
    261               233
     x                 mg
则

261

x

=

233

mg

，解得x=

261m

233

，所以该Ba（NO₃）₂的纯度为

261m

233            w

×100%=

261m

233w

×100%，
故答案为：

261m

233w

×100%．

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，题目难度中等．