Question

鋇鹽生產(chǎn)中排出大量的鋇泥[主要含BaCO₃、BaSO₃、Ba(FeO₂)₂等]，某主要生產(chǎn)BaCO₃的化工廠利用鋇泥制取Ba(NO₃)₂晶體及其他副產(chǎn)物，其部分工藝流程如下：

已知：① Fe(OH)₃和Fe(OH)₂完全沉淀時(shí)，溶液的pH分別為3.2和9.7
② Ba(NO₃)₂在熱水中溶解度較大，在冷水中溶解度較小
③ K_SP(BaSO₄)=1.1×10^－10，K_SP (BaCO₃)=5.1×10^－9
（1）該廠生產(chǎn)的BaCO₃因含有少量BaSO₄而不純，提純的方法是：將產(chǎn)品加入足量的飽和Na₂CO₃溶液中，充分?jǐn)嚢�，過濾，洗滌。用離子方程式說明提純?cè)�理�?u>                                  。
（2）上述流程酸溶時(shí)，Ba(FeO₂)₂與HNO₃反應(yīng)生成兩種硝酸鹽，化學(xué)方程式為：
                                                                    。
（3）該廠結(jié)合本廠實(shí)際，選用的X為       ；

A．BaCl2

B．BaCO3

C．Ba(NO3)2

D．Ba(OH)2

（4）廢渣2為                    。
（5）操作III為                                 。
（6）過濾3后的母液應(yīng)循環(huán)到容器         中。（填“a”、“b”或“c”）
（7）稱取w克晶體溶于蒸餾水，加入足量的硫酸，充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥，稱量沉淀質(zhì)量為m克，則該Ba(NO₃)₂的純度為             （相對(duì)分子質(zhì)量：Ba(NO₃)₂為261，BaSO₄為233）。

Answer 1

（16分）
（1）BaSO₄（s）+CO₃^2－（aq） BaCO₃(s)+SO₄^2－（aq）（3分）（不寫(s)、(aq)不扣分）
（2）Ba(FeO₂)₂+8HNO₃ = Ba(NO₃)₂+2Fe(NO₃)₃+4H₂O （2分）
（3）B                          （2分）
（4）Fe(OH)₃                    （2分）
（5）蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶         （2分）
（6）c                          （2分）
（7）              （3分）

解析試題分析：（1）根據(jù)已知信息可知，5.1×10^－9約為1.1×10^－10的46倍，雖然K_sp(BaCO₃)> K_sp(BaSO₄)，因此BaSO₄可以轉(zhuǎn)化為BaCO₃，前提是增大碳酸根離子的濃度，使碳酸根離子與鋇離子結(jié)合生成碳酸鋇沉淀，導(dǎo)致BaSO₄ (s)Ba²⁺+SO₄^2－的平衡向右移動(dòng)，總反應(yīng)為BaSO₄(s)+CO₃^2－BaCO₃(s)+SO₄^2－；（2）依題意推斷，酸溶時(shí)Ba(FeO₂)₂與HNO₃反應(yīng)生成的兩種硝酸鹽分別是硝酸鋇、硝酸鐵，不涉及氧化還原反應(yīng)，利用觀察法可以配平該復(fù)分解反應(yīng)方程式，即Ba(FeO₂)₂+8HNO₃=Ba(NO₃)₂+2Fe(NO₃)₃+4H₂O；（3）氯化鋇不能與氫離子反應(yīng)，不能調(diào)節(jié)pH，且引入氯離子，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；碳酸鋇與氫離子能反應(yīng)，生成鋇離子、二氧化碳?xì)怏w和水，既能調(diào)節(jié)溶液pH在4～5之間，又不引入新的雜質(zhì)，且該廠實(shí)際上生產(chǎn)碳酸鋇，故B選項(xiàng)正確；硝酸鋇不能與氫離子反應(yīng)，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；氫氧化鋇與氫離子能反應(yīng)，可以調(diào)節(jié)溶液pH，但是氫氧化鋇是強(qiáng)堿，成本高，且容易導(dǎo)致溶液pH升高過快，超出中和I要求的pH范圍，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤；（4）根據(jù)已知信息推導(dǎo)，硝酸是氧化性酸，鋇泥酸浸之后溶液中無亞鐵離子，加入碳酸鋇溶液pH在4～5之間，既能減小氫離子溶液，又能促進(jìn)鐵離子完全水解，導(dǎo)致鐵離子完全變?yōu)闅溲趸�鐵沉淀，則濾渣2的主要成分是氫氧化鐵沉淀；（5）操作III的目的是制備硝酸鋇晶體，因此操作名稱為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；（6）過濾3所得母液是硝酸鋇的飽和溶液，因?yàn)橄跛徜^的過飽和溶液析出硝酸鋇晶體后，變?yōu)橄跛徜^的飽和溶液，因此母液中含有的硝酸鋇飽和溶液可以循環(huán)利用，應(yīng)使其進(jìn)行容器c中；（7）由于硝酸是強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化性酸，則BaCO₃+2HNO₃=Ba(NO₃)₂+CO₂↑+H₂O、3BaSO₃+2HNO₃=3BaSO₄+2NO↑+H₂O，Ba(OH)₂+2HNO₃= Ba(NO₃)₂+2H₂O，則最后的廢渣中除原有的難溶性雜質(zhì)外，還含有BaSO₄、Fe(OH)₃；（5）由于硫酸鋇的式量為233，n=m/M，則硫酸鋇的物質(zhì)的量為m/233 mol；由于反應(yīng)Ba(NO₃)₂+H₂SO₄= BaSO₄↓+2HNO₃中Ba(NO₃)₂與BaSO₄的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，則晶體中Ba(NO₃)₂的物質(zhì)的量為m/233 mol；由于硝酸鋇的式量為261，m=n?M，則晶體中硝酸鋇的質(zhì)量為261 m/233g；由于晶體的質(zhì)量為wg，則晶體中硝酸鋇的純度計(jì)算表達(dá)式為261m/233w×100%。
考點(diǎn)：考查物質(zhì)制備化學(xué)工藝流程，涉及沉淀的轉(zhuǎn)化原理、復(fù)分解反應(yīng)方程式、除雜試劑的選擇、除雜的原理、濾渣的主要成分、硝酸鋇晶體的制備方法、母液的成分及循環(huán)利用的物質(zhì)、物質(zhì)的量在化學(xué)方程式中的應(yīng)用、質(zhì)量、摩爾質(zhì)量、純度等。