Question

11．钡盐生产过程中排出大量钡泥【主要含有BaCO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等】，某工厂本着资源利用和降低生产成本的目的．在生产BaCO₃同时，充分利用钡泥来制取Ba（NO₃）₂晶体及其它副产品，其部分工艺流程如图：

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在热水中的溶解度大，在冷水中的溶解度小
③Ksp（BaSO₄）=1.1×10^-10   Ksp（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：将产品加入足量饱和的Na₂CO₃溶液中充分搅拌、过滤、洗涤．用离子方程式说明该提纯的原理BaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）?BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）．
（2）上述流程中Ba（FeO₂）₂与HNO₃溶液反应生成两种盐，反应的化学方程式为Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O．
（3）结合本厂生产实际X试剂应选下列中的B．
A．BaCl₂        B．BaCO₃ C．Ba（NO₃）₂       D．Ba（OH）₂
（4）废渣2为Fe（OH）₃．
（5）操作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶．
（6）过滤Ⅲ后的母液应循环到容器c中（选填a、b、c）
（7）称取w克的晶体样品溶于蒸馏水中加入足量的稀硫酸，反应后经一系列操作称重所得沉淀质量为m克，则该晶体的纯度可表示为$\frac{261m}{233w}$×100%．

Answer 1

分析 钡泥主要含BaCO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等，加入硝酸，在a容器中充分溶解，可生成硫酸钡，过滤后滤液中含有铁离子、钡离子等，且溶液呈酸性，可加入碳酸钡，调节溶液pH=4～5，使铁离子水解生成Fe（OH）₃沉淀，过滤后废渣2为Fe（OH）₃，滤液中含有硝酸、硝酸钡等，加入氢氧化钡中和得到硝酸钡溶液，经蒸发、浓缩、过滤可得到硝酸钡晶体，母液中含有硝酸钡，以此解答该题．

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                 m
则 $\frac{261}{x}$=$\frac{233}{m}$，解得x=$\frac{261m}{233}$，所以该Ba（NO₃）₂的纯度为$\frac{\frac{261m}{233}}{w}$×100%=$\frac{261m}{233w}$×100%，
故答案为：$\frac{261m}{233w}$×100%．

点评 本题考查物质的制备，为高考常见题型，侧重考查学生在“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．