Question

工业上用重晶石（BaSO₄）制备BaCO₃的常用方法主要有高温煅烧还原法、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：

已知：BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2kJ?mol^-1
Ba（s）+S（s）+2O₂（g）：BaSO₄（s）△H=-1473.2kJ?mol^-1
Ba（s）+S（s）=BaS（g）△H=-460kJ?mol^-1
请回答：
（1）C（s）和O₂（g）反应生成CO（g）的热化学方程式为

 

．
（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反应所需的高温，应采取的措施是

 

．
（3）沉淀转化法制备BaCO₃可用饱和Na₂CO₃溶液将BaSO₄转化为BaCO₃：BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）
则：①在实验室将少量BaSO₄沉淀全部转化为BaCO₃的实验操作方法与步骤为

 

．
②与高温煅烧还原法相比，（用饱和Na₂CO₃溶液的）沉淀转化法的优点主要有

 

．
③已知：K_sp（BaCO₃）=2.8×10^-9，K_sp（BaSO₄）=1.07×10^-10．现欲用沉淀转化法将0.39mol BaSO₄全部转化为BaCO₃，如每次用1.00L 2.0mol?L^-1Na₂CO₃溶液处理，至少需要处理

 

次才能达到目的．

Answer 1

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（2）依据平衡移动游戏因素分析；
（3）①依据碳酸钡溶度积，需要增加碳酸根离子使碳酸根离子浓度和钡离子浓度乘积大于溶度积形成碳酸钡沉淀；
②与高温煅烧还原法相比，（用饱和Na₂CO₃溶液的）沉淀转化法的优点是节能环保；
③依据沉淀转化结合溶度积常数计算处理将0.39mol BaSO₄全部转化为BaCO₃，所需操作次数；

解答：解：（1）①BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2kJ?mol^-1
②Ba（s）+S（s）+2O₂（g）=BaSO₄（s）△H=-1473.2kJ?mol^-1
③Ba（s）+S（s）=BaS（g）△H=-460kJ?mol^-1
依据盖斯定律②-③+①得到：4C（s）+2O₂（g）=4CO（g）△H=-442kJ/mol；
得到热化学方程式为：C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ/mol；
故答案为：C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ/mol；
（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反应所需的高温，平衡正向进行，应采取的措施是加入过量的炭，同时通入空气；
故答案为：加入过量的炭，同时通入空气；
（3）①在实验室将少量BaSO₄沉淀全部转化为BaCO₃的实验操作方法是将适量饱和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，反复多次直到BaSO₄全部转化为BaCO₃；
故答案为：将适量饱和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（直到BaSO₄全部转化为BaCO₃）；
②与高温煅烧还原法相比，（用饱和Na₂CO₃溶液的）沉淀转化法的优点主要有节约能源，无污染物生成，节能环保；
故答案为：节能，环保等；
③设每次能处理BaSO₄的物质的量为x
BaSO₄+CO₃^2-═BaCO₃+SO₄^2-；
2-x                x
K=

c(SO42-)

c(CO32-)

=

x

2.0-x

=

1.07×10-10

2.58×10-9

=0.041，
x=0.079
外理次数

0.39mol

0.079mol

=4.9；则至少处理5次；
故答案为：5；

点评：本题考查热化学反应及盖斯定律，沉淀溶解平衡的分析计算判断，明确热化学反应的关系及物质的状态、反应热的数值与物质的量的关系，理解沉淀溶解的实质是解题关键，题目难度不大．