题目内容
【题目】某工厂以重晶石（主要含BaSO4）为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”——钛酸(BaTiO3)的工艺流程如下：
回答下列问题：
(l)为提高BaCO3的酸浸速率，可采取的措施为__（写出一条即可）；常温下，TiCl4为液体且易水解，配制一定浓度的TiCl4溶液的方法是 ____。
(2)用Na2CO3溶液浸泡重晶石（假设杂质不与Na2CO3反应），能将BaSO4转化为BaCO3，此反应的平衡常数K= ___（填写计算结果）；若不考虑CO32－的水解，要使2. 33g BaSO4恰好完全转化为BaCO3，则至少需要浓度为1.0mol·L－1Na2CO3溶液 ___mL。（已知：Ksp(BaSO4)=1.0×10-10、Ksp(BaCO3)=5.0×10-9）
(3)流程中“混合”溶液的钛元素在不同pH时主要以TiO(OH)＋、TiOC2O4、TiO(C2O4)22－三种形式存在（变化曲线如右图所示）。实际制备工艺中，先用氨水调节混合溶液的pH于2.8左右，再进行“沉淀”，其反应的离子方程式为____；图中曲线c对应钛的形式为____（填粒子符号）。
(4)流程中“滤液”的主要成分为____；隔绝空气煅烧草酸氧钛钡晶体得到钛酸钡粉体和气态产物，试写出反应的化学方程式：____。
【答案】将BaCO3研成粉末或适当增大盐酸浓度或适当加热或搅拌等 溶于浓盐酸，再加适量水稀释至所需浓度 0.02 510 TiO(C2O4)22－＋Ba2＋＋4H2O=BaTiO(C2O4)2·4H2O↓ TiO(OH)＋ NH4Cl BaTiO(C2O4)2·4H2O
BaTiO3＋2CO↑＋2CO2↑＋4H2O
【解析】
(1)根据物质的存在状态及影响化学反应速率的因素分析；TiCl4是强酸弱碱盐，在溶液中弱碱阳离子水解，从抑制盐水解考虑；
(2)根据沉淀的转化平衡方程式书写、计算；
(3)“混合溶液”过程中，钛元素在不同pH下主要以TiOC2O4、TiO(C2O4)22-和TiO(OH)+三种形式存在，调节混合液pH在2.8左右再进行沉淀，据“沉淀”时生成草酸氧钛钡晶体中含有TiO(C2O4)22-(即b微粒)，再根据反应前后各种元素的原子个数守恒及晶体的化学式书写出相应的化学方程式；随着氨水的不断加入溶液的pH不断增大，可以判断c对应钛的形式为TiO（OH）+；
(4)根据原子守恒判断滤液中的主要成分；草酸氧钛钡晶体隔绝空气煅烧得到BaTiO3，同时得到CO、CO2及水蒸气。
(1)盐酸与BaCO3发生反应：2HCl+BaCO3=BaCl2+H2O+CO2↑，为了加快反应速率可以将固体BaCO3研成粉末，以增大接触面积；也可以适当增大盐酸浓度或适当加热升高反应温度或搅拌等；TiCl4是强酸弱碱盐，在溶液中Ti4+会发生水解反应：Ti4++4H2O
Ti(OH)4+4H+，使溶液变浑浊，为了配制得到澄清的TiCl4溶液，同时不引入杂质离子，通常是将TiCl4溶于浓盐酸中，然后再加适量水稀释至所需浓度；
(2) 在溶液中BaSO4存在沉淀溶解平衡，当向溶液中加入饱和Na2CO3溶液时，发生沉淀转化生成BaCO3：BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq)，待达到平衡后，移走上层清液，重复多次操作，最终BaSO4生成BaCO3；反应的平衡常数
；2.33gBaSO4物质的量为0.01mol，根据BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq)，完全转化需要0.01molCO32－，同时溶液中产生0.01molSO42-，根据K值溶液中含有n（CO32-）=0.01mol÷0.02=0.5mol，需要加入Na2CO3为0.01mol+0.5mol=0.51mol，需要Na2CO3溶液的体积为0.51mol÷1mol/L=0.51L=510mL。
(3) “混合溶液”过程中，钛元素在不同pH下主要以TiOC2O4、TiO(C2O4)22-和TiO(OH)+三种形式存在，调节混合液pH在2.8左右再进行沉淀，据“沉淀”时生成草酸氧钛钡晶体中含有TiO(C2O4)22-(即b微粒)，“沉淀”时的离子方程式为：TiO(C2O4)22-＋Ba2＋+4H2O=BaTiO(C2O4)2·4H2O↓；随着氨水的不断加入溶液的pH不断增大，可以判断c对应钛的形式为TiO（OH）+；
(4) TiCl4和草酸混合液加入了氨水，然后与BaCl2溶液混合得到草酸氧钛钡晶体，根据原子守恒，滤液中主要成分为NH4Cl。草酸氧钛钡晶体隔绝空气煅烧得到BaTiO3，同时得到CO、CO2及水蒸气，煅烧草酸氧钛钡晶体得到BaTiO3方程式为BaTiO(C2O4)2·4H2O BaTiO3+2CO↑+2CO2↑+4H2O。
黄冈创优卷系列答案
【题目】目前我国主要采用硫酸法生产钛白（TiO2），每年产生至少100万吨钛白废液，其中含H2SO4约20%，还有少量Fe2+、TiO2+、Al3+。利用钛白废液浸出氧化锌生产七水硫酸锌，具有原料易得、工艺简单、回收率高和产品纯度高等优点。生产流程简化如下：
回答下列问题：
（1）“浸出”时发生的主要反应的离子方程式为_______。
（2）为寻找“浸出”的最佳条件，做9组对比实验得下表：
因素 | 温度/℃ | 反应时间/h | 固液比 | 产率/% |
1 | 70 | 2 | 1∶6.5 | 79.83 |
2 | 70 | 3 | 1∶7.5 | 86.18 |
3 | 70 | 4 | 1∶8.5 | 84.33 |
4 | 80 | 2 | 1∶7.5 | 83.06 |
5 | 80 | 3 | 1∶8.5 | 87.02 |
6 | 80 | 4 | 1∶6.5 | 95.38 |
7 | 90 | 2 | 1∶8.5 | 83.58 |
8 | 90 | 3 | 1∶6.5 | 88.95 |
9 | 90 | 4 | 1∶7.5 | 89.64 |
由表中数据可知，“浸出率”最高时的反应条件是_______。
（3）从生产实际考虑，调滤液的pH时选择加入石灰乳的原因是_______。
（4）常温下，按1:6固液质量比反应的浸出液中锌离子浓度最大值约为2.5mol/L，若Ksp[Zn(OH)2]＝1.2×10-17，lg4.8≈0.68。则加入石灰乳调节的pH应不超过______（保留一位小数）。
（5）在加热下鼔入空气时，发生反应的化学方程式是___，此时TiO2+也会水解生成H2TiO3沉淀，发生反应的离子方程式为_____。
（6）加热下加入H2O2目的是进一步氧化除杂，氧化产物为__。抽滤得到的滤渣主要成分有___和H2TiO3（填化学式）。
