Question

【題目】鈦酸鋇(BaTiO3)是電子陶瓷器件的重要基礎原料。工業上以鈦精礦(主要成分為TiO2)和BaCl2為主要原料制備鈦酸鋇粉體的工藝流程如下：

已知：①TiCl4水解生成H2TiO3沉淀；

②水溶液中含碳微粒隨pH的分布如圖所示。

(1) “氯化”在800 ℃時進行，其反應的化學方程式為________。

(2) “共沉淀”時，需控制溶液pH為10～11，其原因是：①___________；② ________。

(3) “濾液”中溶質的主要成分為________(填化學式)。過濾得到的固體通常用一定濃度的NH4HCO3溶液進行洗滌，其主要原因是___________。

(4) “煅燒”得到的鈦酸鋇粉體中鋇鈦質量比，鈦酸鋇粉體中可能含有的雜質為____________(填化學式)。

Answer 1

【答案】TiO2＋2C＋2Cl2 TiCl4＋2CO pH＞10，溶液中含碳微粒以CO32為主，可使Ba2＋完全變成BaCO3沉淀 pH＜11，可抑制H2TiO3沉淀溶解 NH4Cl 抑制或減少BaCO3的溶解 TiO2或H2TiO3或TiO2、H2TiO3

【解析】

鈦精礦(主要成分為TiO2)和C、Cl2反應生成 TiCl4和CO，TiCl4加入氯化鋇、碳酸氫銨、氨水控制pH，反應生成碳酸鋇、H2TiO3沉淀和氯化銨溶液，過濾得到碳酸鋇、H2TiO3沉淀，煅燒生成鈦酸鋇(BaTiO3)。

⑴根據題中信息“氯化”在800 ℃時進行，TiO2與C、Cl2反應生成 TiCl4和CO，其反應的化學方程式為TiO2＋2C＋2Cl2 TiCl4＋2CO；故答案為：TiO2＋2C＋2Cl2 TiCl4＋2CO。

⑵“共沉淀”時，說明生成碳酸鋇、H2TiO3沉淀，因此需控制溶液pH為10～11，其原因是：反應要生成碳酸鋇，盡量使得溶液碳微粒以碳酸根形式存在，鋇離子和碳酸根結合生成碳酸鋇沉淀；要形成H2TiO3沉淀，堿性不能太強，堿性太強會溶解H2TiO3沉淀；故答案為：pH＞10，溶液中含碳微粒以CO32為主，可使Ba2＋完全變成BaCO3沉淀；pH＜11，可抑制H2TiO3沉淀溶解。

⑶根據前面分析得出“濾液”中溶質的主要成分為NH4Cl。為了減少或抑制碳酸鋇沉淀洗滌時溶解一部分，因此過濾得到的固體通常用一定濃度的NH4HCO3溶液進行洗滌；故答案為：NH4Cl；抑制或減少BaCO3的溶解。

⑷鈦酸鋇(BaTiO3)中鋇鈦質量比，“煅燒”得到的鈦酸鋇粉體中鋇鈦質量比，說明鈦酸鋇粉體中可能含有的雜質為含鈦的物質即TiO2或H2TiO3或TiO2、H2TiO3；故答案為：TiO2或H2TiO3或TiO2、H2TiO3。