Question

19．某化工廠排出廢渣的主要成分為BaCO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等，利用此廢渣制備Ba（NO₃）₂晶體的部分工藝流程如下：

已知：Ba（NO₃）₂的溶解度受溫度影響較大．
（1）廢渣中Ba（FeO₂）₂中Fe元素的化合價(jià)為+3，酸溶后溶液的pH=1，Ba（FeO₂）₂與HNO₃反應(yīng)生成兩種硝酸鹽，化學(xué)方程式為：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O；
（2）廢渣1主要成分為BaSO₄（填化學(xué)式）；
（3）X的最佳試劑為B；
A．BaCl₂B．BaCO₃C．Ba（NO₃）₂D．Na₂CO₃
（4）操作Ⅲ為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（5）稱取6.96g所得Ba（NO₃）₂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4.66g，則該Ba（NO₃）₂的純度為75%．

Answer 1

分析 廢渣的主要成分為BaCO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等，由流程可知，加硝酸溶解，生成硝酸鋇、硝酸鐵，硝酸與亞硫酸鋇發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鋇，則廢渣1為硫酸鋇，X既要能中和硝酸，又不產(chǎn)生新雜質(zhì)，結(jié)合實(shí)際，故可用BaCO₃，調(diào)節(jié)pH使鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，然后過濾，廢渣2為Fe（OH）₃，然后加氫氧化鋇溶液調(diào)節(jié)pH為中性，結(jié)合Ba（NO₃）₂的溶解度受溫度影響較大，則操作Ⅲ為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，再過濾、洗滌、干燥得到Ba（NO₃）₂晶體，剩余的濾液中仍含有少量的Ba（NO₃）₂，所以含有Ba（NO₃）₂的母液應(yīng)該，循環(huán)到容器中，以此來解答．

解答 解：廢渣的主要成分為BaCO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等，由流程可知，加硝酸溶解，生成硝酸鋇、硝酸鐵，硝酸與亞硫酸鋇發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鋇，則廢渣1為硫酸鋇，X既要能中和硝酸，又不產(chǎn)生新雜質(zhì)，結(jié)合實(shí)際，故可用BaCO₃，調(diào)節(jié)pH使鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，然后過濾，廢渣2為Fe（OH）₃，然后加氫氧化鋇溶液調(diào)節(jié)pH為中性，結(jié)合Ba（NO₃）₂的溶解度受溫度影響較大，則操作Ⅲ為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，再過濾、洗滌、干燥得到Ba（NO₃）₂晶體，
（1）由化合物中正負(fù)化合價(jià)的倒數(shù)和為0可知，Ba（FeO₂）₂與中鋇元素為+2價(jià)，O為-2價(jià)，則鐵元素為+3價(jià)，與硝酸反應(yīng)生成Ba（NO₃）₂和Fe（NO₃）₃，其反應(yīng)方程式為Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O，
故答案為：+3；Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O；
（2）由上述分析可知，廢渣1為BaSO₄，故答案為：BaSO₄；
（3）X既要能中和硝酸，又不產(chǎn)生新雜質(zhì)，結(jié)合工廠實(shí)際，應(yīng)該用BaCO₃來調(diào)節(jié)pH，故答案為：B；
（4）從溶液中提取溶質(zhì)的方法為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，然后過濾，所以操作Ⅲ為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（5）設(shè)參加反應(yīng)的Ba（NO₃）₂為xg，則
   Ba（NO₃）₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+2HNO₃
    261               233
     x                4.66g
$\frac{261}{x}=\frac{233}{4.66g}$，解得x=5.22g，
則該Ba（NO₃）₂的純度為$\frac{5.22g}{6.96g}$×100%=75%，
故答案為：75%．

點(diǎn)評 本題考查混合物分離提純的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)流程、物質(zhì)的性質(zhì)、混合物分離方法等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．