Question

【題目】我國(guó)重晶石（含BaSO490%以上）資源豐富，其中貴州省重晶石儲(chǔ)量占全國(guó)總儲(chǔ)量的三分之一。我省某工廠以重晶石為原料，生產(chǎn)“電子陶瓷工業(yè)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(wú)色液體，遇水容易發(fā)生水解：TiCl4+2H2O=TiO2+4HCl。

③草酸氧鈦鋇的化學(xué)式為：BaTiO(C2O4)2·4H2O。

請(qǐng)回答下列問題：

（1）工業(yè)上用飽和Na2CO3溶液處理重晶石（假設(shè)雜質(zhì)不與Na2CO3溶液作用），待達(dá)到平衡后，移走上層清液，重復(fù)多次操作，將BaSO4轉(zhuǎn)化為易溶于酸的BaCO3，該過(guò)程用離子方程式可表示為___________，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____ （填寫計(jì)算結(jié)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(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)化過(guò)程。

（2）酸浸時(shí)所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________________。

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

（4）可循環(huán)使用的物質(zhì)X 是_________（填化學(xué)式），設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)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(shí)，高溫下生成的氣體產(chǎn)物有CO、__________和_________（填化學(xué)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(wú)沉淀生成，則說(shuō)明晶體已經(jīng)洗滌干凈 CO2 H2O(g)

【解析】（1）用飽和Na2CO3溶液將BaSO4轉(zhuǎn)化為易溶于酸的BaCO3離子方程式為：BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)，根據(jù)平衡常數(shù)的定義，結(jié)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(shí)CO32－濃度是1×10-5mol/L÷0.04＝2.5×10－4mol/L；（2）酸浸時(shí)，碳酸鋇與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇、水、二氧化碳，離子反應(yīng)為BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O；（3）TiC14在常溫下是無(wú)色液體，遇水容易發(fā)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(yīng)得到草酸氧鈦鋇和HCl，故可循環(huán)使用的物質(zhì)X 是HCl；草酸氧鈦鋇晶體表面附著氯離子，驗(yàn)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(wú)沉淀生成，則說(shuō)明晶體已經(jīng)洗滌干凈；（5）BaTiO(C2O4)24H2O煅燒，發(fā)生分解反應(yīng)，由元素守恒可知，生成高溫下的氣體產(chǎn)物有CO、CO2、H2O(g)。