Question

【題目】我國重晶石（含BaSO490%以上）資源豐富，其中貴州省重晶石儲量占全國總儲量的三分之一。我省某工廠以重晶石為原料，生產“電子陶瓷工業支柱”——鈦酸鋇(BaTiO3)的工藝流程如下：

查閱資料可知：

①常溫下： Ksp(BaSO4)=1.0×10-10，Ksp(BaCO3)=2.5×10-9

②TiC14在常溫下是無色液體，遇水容易發生水解：TiCl4+2H2O=TiO2+4HCl。

③草酸氧鈦鋇的化學式為：BaTiO(C2O4)2·4H2O。

請回答下列問題：

（1）工業上用飽和Na2CO3溶液處理重晶石（假設雜質不與Na2CO3溶液作用），待達到平衡后，移走上層清液，重復多次操作，將BaSO4轉化為易溶于酸的BaCO3，該過程用離子方程式可表示為___________，此反應的平衡常數K=____ （填寫計算結果）。若不考慮CO32- 的水解，則至少需要使用_____mol/L 的Na2CO3溶液浸泡重晶石才能實現該轉化過程。

（2）酸浸時所發生反應的離子方程式為___________________________________。

（3）配制TiCl4溶液時通常將TiCl4固體溶于濃鹽酸再加水稀釋，其目的是_____________________。

（4）可循環使用的物質X 是_________（填化學式），設計實驗方案驗證草酸氧鈦鋇晶體是否洗滌干凈：_____________________________________________________________。

（5）煅燒草酸氧鈦鋇晶體得到BaTiO3的同時，高溫下生成的氣體產物有CO、__________和_________（填化學式）。

Answer 1

【答案】 BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq) 0.04(或1/25) 2.5×10-4 BaCO3+2H+= Ba2++CO2↑+H2O 抑制TiCl4的水解 HCl 取最后一次洗滌液少許，滴入稀硝酸酸化的硝酸銀，若無沉淀生成，則說明晶體已經洗滌干凈 CO2 H2O(g)

【解析】（1）用飽和Na2CO3溶液將BaSO4轉化為易溶于酸的BaCO3離子方程式為：BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)，根據平衡常數的定義，結合方程式可知K===0.04，飽和硫酸鋇溶液中，SO42－濃度是1×10-5mol/L，所以此時CO32－濃度是1×10-5mol/L÷0.04＝2.5×10－4mol/L；（2）酸浸時，碳酸鋇與鹽酸反應生成氯化鋇、水、二氧化碳，離子反應為BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O；（3）TiC14在常溫下是無色液體，遇水容易發生水解可知，在配制為抑止其水解，需將TiCl4固體溶于濃鹽酸再加水稀釋；（4）向混合液中加入TiC14溶液和H2C2O4溶液反應得到草酸氧鈦鋇和HCl，故可循環使用的物質X 是HCl；草酸氧鈦鋇晶體表面附著氯離子，驗證草酸氧鈦鋇晶體是否洗滌干凈的方法為：取最后一次洗滌液少許，滴入稀硝酸酸化的硝酸銀，若無沉淀生成，則說明晶體已經洗滌干凈；（5）BaTiO(C2O4)24H2O煅燒，發生分解反應，由元素守恒可知，生成高溫下的氣體產物有CO、CO2、H2O(g)。