Question

9．毒重石的主要成分BaCO₃（含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺等杂质），实验室利用毒重石制备
BaCl₂•2H₂O的流程如下：

（1）写出“浸取”环节发生的主要反应的离子方程式：BaCO₃+2H⁺═Ba²⁺+CO₂↑+H₂O实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的ad．
a．烧杯    b．容量瓶    c．滴定管    d．玻璃棒
（2）下图是一些难溶氢氧化物在不同pH下的沉淀一溶解图

①滤渣I中含Fe（OH）₃（填化学式）．再加入NaOH调节pH=12.5可除去Mg²⁺、Ca²⁺（填离子
符号）．
②加入H₂C₂0₄应避免过量的原因是H₂C₂O₄过量会导致生成BaC₂O₄沉淀，产品产量减少．
（3）25℃，H₂C₂0₄和HF两种酸的电离平衡常数如下：

H2C204	Ka1=5.36×10-2	Ka2=5.35×10-5
HF	Ka=6.32×10-4

①HC₂O₄^-的电离平衡常数表达式K_a2=$\frac{c（{H}^{+}）c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}$．
②H₂C₂O₄溶液和NaF溶液反应的离子方程式为H₂C₂O₄+F^-═HF+HC₂O₄^-．

Answer 1

分析 制备BaCl₂•2H₂O的流程：毒重石的主要成分BaCO₃（含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺等杂质），加盐酸溶解，碳酸钡和盐酸反应：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，加入氨水，调pH为8，Fe³⁺完全沉淀时的pH为3.2，只有Fe³⁺完全沉淀，滤渣1为Fe（OH）₃，溶液中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺，加入氢氧化钠调节PH=12.5，Ca²⁺完全沉淀时的pH为13.9，Mg²⁺完全沉淀时的pH为11.1，Mg²⁺完全沉淀，Ca²⁺部分沉淀，滤渣Ⅱ中含Mg（OH）₂、Ca（OH）₂；溶液中主要含Ca²⁺、Ba²⁺，加入H₂C₂O₄，得到CaC₂O₄↓，除去Ca²⁺，蒸发浓缩冷却结晶得到BaCl₂•2H₂O，
（1）“浸取”环节发生的主要反应为溶解生成二氧化碳、氯化钡和水，是碳酸钡和盐酸反应实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸，需量取浓盐酸的体积和水的体积，且需使用烧杯作为容器稀释，玻璃棒搅拌；
（2）加盐酸溶解，碳酸钡和盐酸反应：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，加入氨水，调pH为8，Fe³⁺完全沉淀时的pH为3.2，只有Fe³⁺完全沉淀，滤渣1为Fe（OH）₃，溶液中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺，加入氢氧化钠调节PH=12.5，Ca²⁺完全沉淀时的pH为13.9，Mg²⁺完全沉淀时的pH为11.1，Mg²⁺完全沉淀，Ca²⁺部分沉淀，草酸和钡离子会形成草酸钡沉淀；
（3）①HC₂O₄^-溶液中存在电离平衡，结合平衡常数书写电离平衡常数；
②草酸电离平衡常数大于HF电离平衡常数，草酸和氟化钠反应生成HF，H₂C₂O₄溶液和NaF溶液反应生成HF；

解答 解：（1）“浸取”环节发生的主要反应为溶解生成二氧化碳、氯化钡和水，反应的离子方程式为：BaCO₃+2H⁺═Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸，需计算出浓盐酸的体积和水的体积，需用量筒量取，浓盐酸稀释为稀盐酸，需用烧杯作为容器稀释选择a，玻璃棒搅拌加速溶解选择d，
故答案为：BaCO₃+2H⁺═Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，ad；
（2）①加盐酸溶解，碳酸钡和盐酸反应：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，加入氨水，调pH为8，Fe³⁺完全沉淀时的pH为3.2，只有Fe³⁺完全沉淀，滤渣1为Fe（OH）₃，溶液中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺，加入氢氧化钠调节PH=12.5，Ca²⁺完全沉淀时的pH为13.9，Mg²⁺完全沉淀时的pH为11.1，Mg²⁺完全沉淀，Ca²⁺部分沉淀
故答案为：Fe（OH）₃，Mg²⁺、Ca²⁺；
②溶液中主要含Ca²⁺、Ba²⁺，加入H₂C₂O₄，得到CaC₂O₄↓，除去Ca²⁺，H₂C₂O₄过量会导致生成BaC₂O₄沉淀，产品产量减少，
故答案为：H₂C₂O₄过量会导致生成BaC₂O₄沉淀，产品产量减少；
（3）①HC₂O₄^-的电离平衡为：HC₂O₄^-的?H⁺+C₂O₄^2-，电离平衡常数表达式K=$\frac{c（H+）?c（C2O42-）}{c（HC2O4-）}$，
故答案为：$\frac{c（H+）?c（C2O42-）}{c（HC2O4-）}$；
②草酸电离平衡常数大于HF电离平衡常数，草酸酸性大于氢氟酸，草酸和氟化钠反应生成HF，反应的离子方程式为：H₂C₂O₄+F^-═HF+HC₂O₄^-，
故答案为：H₂C₂O₄+F^-═HF+HC₂O₄^-；

点评 本题考查了物质分离提纯和实验基本操作，离子性质、电离平衡常数、弱酸制备等知识点，题目难度中等．