Question

【題目】BaCl2可用于電子、儀表等工業。以毒重石(主要成分BaCO3，含少量CaCO3、MgSO4、Fe2O3、SiO2等雜質)為原料，模擬工業提取BaCl2·2H2O的流程如下:

已知:（1）Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7，Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9

（2）離子濃度小于至1×10-5認為沉淀完全。

	Ca2+	Mg2+	Fe3+
開始沉淀時的pH	11.9	9.1	1.9
完全沉淀時的pH	13.9	11.0	3.7

(1)濾渣I的成分為________(填化學式)，過濾所需玻璃儀器有______________。

(2)加入NaOH溶液后所得濾液III中，含有的Mg2+濃度為_____；加入H2C2O4時應避免過量，其原因是__________________________________。

(3)BaCl2母液中除了含有Ba+、Cl-外，還含有大量的______(填離子符號)。有人從“綠色化學”角度設想將“母液”沿虛線進行循環使用，請分析在實際工業生產中是否可行，_______(填“可行”或“不可行”)，理由是_______________________。

(4)濾渣III是結石的主要成分，現將濾渣III 經過洗滌干燥后在有氧環境下進行熱重分析，取146.0g灼燒，所得參數如下表。

溫度(℃)	常溫	190200	470480
質量(g)	146.0	128.0	100.0

濾渣III 的成分是__________(填化學式)；200~470℃時發生反應的化學方程式為___________。

Answer 1

【答案】 SiO2、BaSO4 玻璃棒、燒杯、漏斗 1.0×10-8mol/L 防止生成BaC2O4 Na+ 不可行 母液中的NaCl濃度會越來越大，最終產品純度降低 CaC2O4·H2O 2CaC2O4+O2 2CaCO3+2CO2

【解析】毒重石(主要成分BaCO3，含少量CaCO3、MgSO4、Fe2O3、SiO2等雜質)加入鹽酸溶解，生成氯化鈣、氯化鎂、氯化鋇和氯化鐵，且少量硫酸根與鋇離子反應生成硫酸鋇，濾渣Ⅰ為SiO2、BaSO4；加入氫氧化鈉調節pH=12.5，鐵離子、鎂離子轉化為氫氧化鎂、氫氧化鐵沉淀進入濾渣Ⅱ，濾液為氯化鋇和氯化鈣，加入草酸反應生成草酸鈣沉淀，即濾渣Ⅲ為草酸鈣；濾液Ⅲ蒸發濃縮、冷卻結晶得到氯化鋇晶體。(1)濾渣I的成分為SiO2、BaSO4，過濾所需玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗；(2)鎂離子完全沉淀的pH=11，則Ksp[Mg(OH)2] =c(Mg2+)c2(OH-)=10-5 (10-3)2=1.0×10-11，當pH=12.5時，c(OH-)=10-1.5mol/L，Ksp[Mg(OH)2] =c(Mg2+)c2(OH-)=c(Mg2+) (10-1.5)2=1.0×10-11，加入NaOH溶液后所得濾液III中，含有的Mg2+濃度為1.0×10-8mol/L；加入H2C2O4時應避免過量，其原因是防止生成BaC2O4 ;(3)BaCl2母液中除了含有Ba+、Cl-外，過程中加入氫氧化鈉，故還含有大量的Na+。有人從“綠色化學”角度設想將“母液”沿虛線進行循環使用，在實際工業生產中不可行，因為母液中的NaCl濃度會越來越大，最終產品純度降低；(4)根據上面分析可知，濾渣III的成分是CaC2O4·H2O；根據CaC2O4和CaCO3的相對分子質量分別為146、100，200~470℃時發生反應生成物為碳酸鈣和二氧化碳，反應的化學方程式為2CaC2O4+O2 2CaCO3+2CO2。