Question

【題目】鈦酸鋇（BaTiO3）在工業(yè)上有重要用途，主要用于制作電子陶瓷、PTC熱敏電阻、電容器等多種電子元件。以下是生產(chǎn)鈦酸鋇的一種工藝流程圖：

已知：25℃時(shí)，BaCO3的溶度積Ksp=2.58×10-9；

（1）BaTiO3中Ti元素的化合價(jià)為：________。

（2）用鹽酸酸浸時(shí)，為使酸浸速率加快，可采取的一種措施是：____________________，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：____________________________________。

（3）流程中通過(guò)過(guò)濾得到草酸氧化鈦鋇晶體，過(guò)濾操作中使用的玻璃儀器有：______________。

（4）TiO2具有很好的散射性，是一種有重要用途的金屬氧化物。工業(yè)上可用TiCl4水解來(lái)制備，制備時(shí)需加入大量的水，同時(shí)加熱，其目的是：___________________________。

（5）某興趣小組取19.70gBaCO3模擬上述工藝流程制備BaTiO3，得產(chǎn)品13.98g，BaTiO3的產(chǎn)率為：___________。

（6）流程中用鹽酸酸浸，其實(shí)質(zhì)是BaCO3溶解平衡的移動(dòng)。若浸出液中c(Ba2+)=0.1mol·L-1，則c(CO32-)在浸出液中的最大濃度為：_________mol·L-1。

Answer 1

【答案】+4 適當(dāng)增大鹽酸濃度；適當(dāng)升高溫度；減小BaCO3粒徑等合理即可 BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + CO2 + H2O 漏斗、燒杯、玻璃棒 促進(jìn)TiCl4水解 60% 2.58×10-8

【解析】

在酸性條件下，將碳酸鋇溶解，向浸出液中加入TiCl4、草酸溶液。經(jīng)過(guò)過(guò)濾得到草酸氧化鈦鋇晶體，洗滌煅燒后得到BaTiO3，據(jù)此分析；

(1)BaTiO3中Ba的化合價(jià)為+2價(jià)，O的化合價(jià)為-2價(jià)，根據(jù)化合物中元素的正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，Ti元素的化合價(jià)為+4價(jià)，因此，本題答案為：+4；

(2)適當(dāng)增大鹽酸濃度、適當(dāng)升高溫度、減小BaCO3粒徑都可以使酸浸速率加快；鹽酸酸浸時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + CO2↑ + H2O ，離子方程式為：BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + CO2↑+ H2O。因此，本題答案為：適當(dāng)增大鹽酸濃度；適當(dāng)升高溫度；減小BaCO3粒徑等合理即可；BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + CO2↑+ H2O；

(3)過(guò)濾操作中使用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒；

(4) TiCl4水解的離子方程式為TiCl4+2H2O=TiO2+4HCl ，加入大量水促進(jìn)TiCl4水解，鹽的水解是吸熱過(guò)程，加熱促進(jìn)TiCl4水解，故制備時(shí)加入大量的水同時(shí)加熱，目的是促進(jìn)TiCl4的水解。因此，本題答案為：促進(jìn)TiCl4水解；

（5）根據(jù)Ba元素守恒，理論上得到BaTiO3的質(zhì)量為19.7g/197(g/mol)×233g/mol=23.3g， BaTiO3的產(chǎn)率為13.98g/23.3g×100%=60%，因此，本題答案為：60%；

（6）BaCO3的溶解平衡方程式為BaCO3(s) Ba2+(aq)+CO32-(aq)，Ksp(BaCO3)=c(Ba2+)×c(CO32-)=2.58×10-9，若浸出液中c(Ba2+)=0.1mol/L，則CO32-在浸出液中最大濃度c(CO32-)=2.58×10-8mol/L，因此，本題答案為：2.58×10-8；