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【题目】BaCl2·xH2O是用途广泛的基础化工产品。我国目前主要是用盐酸和硫化钡(含少量Mg2+、Fe3+等)反应生产BaCl2·xH2O,工艺流程如图所示。请回答:

已知:室温时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38

(1)反应I中生成的H2S用足量氨水吸收,一定条件下向所得溶液中通人空气,又可得到单质硫并使吸收液再生,再生反应的化学方程式为_________。

(2)所得氯化钡粗液中含硫化合物(H2S、HS-等)影响产品质量,可鼓人预热后的空气吹出,预热空气的目的是_________;沉淀A的主要成分是_________。

(3)热空气吹除时会有部分HS-转变为S2O32-,使产品仍不能达到纯度要求,可再行酸化脱硫,酸化脱硫时的离子方程式为_________。

(4)室温时,为使Mg2+、Fe3+完全沉淀(当溶液中离子浓度小于1×l0-5mol时认为该离子完全沉淀),应将溶液的pH调至_________(只列算式)以上。

(5)实验室测定产品中x的步骤如下:

①准确称取12.23 g BaCl2·xH2O样品,加入l00 mL稀盐酸加热溶解;

②边搅拌,边逐滴加入0.lmolH2SO4溶液,待BaSO4完全沉淀,过滤,沉降后洗涤沉淀2—3次;

③将沉淀充分干燥后称量,质量为11.65 g,检验BaSO4沉淀是否洗涤干净的方法是_______;经计算x的数值为_________。

【答案】2(NH4)2S +O2+2H2O = 4NH3·H2O+2S↓ 升温将使气体的溶解度减小,利于吹除H2S S(或硫) S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O -lg 取最后一次洗涤液,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若无沉淀则洗涤干净 2

【解析】

用盐酸和硫化钡(含少量Mg2+、Fe3+等)反应生产BaCl2xH2O,硫化钡(含少量Mg2+、Fe3+等)和盐酸反应生成硫化氢气体,所得氯化钡粗液中含硫化合物(H2S、HS-等)影响产品质量,可鼓入预热后的空气吹除,硫化氢被氧气氧化生成沉淀A为单质硫,加入碱溶液调节溶液PH除去Mg2+和Fe3+,得到沉淀B为Mg(OH)2和Fe(OH)3,得到氯化钡溶液蒸发浓缩得到氯化钡晶体,其中得到的母液循环使用,据此分析作答。

(1)反应I中生成的H2S用足量氨水吸收,生产硫化铵,硫化铵与空气中氧气反应,可得到单质硫并使吸收液再生。说明还生成了氨水,再生反应的化学方程式为2(NH4)2S +O2+2H2O = 4NH3·H2O+2S↓。

(2)所得氯化钡粗液中含硫化合物(H2S、HS-等)影响产品质量,可鼓人预热后的空气吹出,预热空气的目的是升温将使气体的溶解度减小,有利于吹除H2S,鼓入热空气的工艺流程称为脱硫,所以沉淀A的主要成分是S;

(3)S2O32-在酸性溶液中会发生自身歧化反应,生成S和SO2,所以酸化脱硫时的离子方程式为S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O。

(4)根据Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,c(OH-)2×10-5=1.8×10-11,解得c(OH-)=×10-3mol/L,根据 Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,c(OH-)3×10-5=4.0×10-32,解得c(OH-)=×10-9mol/L,说明Mg(OH)2溶解度较大,按Mg(OH)2完全形成沉淀计算pH,则pH=-lg。

(5)硫酸钡沉淀是在盐酸中沉淀下来,检验BaSO4沉淀是否洗涤干净,可以检验洗涤液中是否还有Cl-即可,具体方法是取最后一次洗涤液,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若无沉淀则洗涤干净;根据Ba2+守恒可得关系式为

BaCl2·xH2O——BaSO4

208+18x 233

12.23 11.65

列方程 (208+18x):233=12.23 : 11.65 解得x=2。

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