Question

10．BaCl₂•xH₂O是用途廣泛的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品．我國目前主要是用鹽酸和硫化鋇（含少量Mg²⁺、Fe³⁺等）反應(yīng)生產(chǎn)BaCl₂•xH₂O，工藝流程如圖所示．請(qǐng)回答：

已知：室溫時(shí)K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11   K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38
（1）反應(yīng)I中生成的H₂S用足量氨水吸收，一定條件下向所得溶液中通人空氣，又可得到單質(zhì)硫并使吸收液再生，再生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2（NH₄）₂S+O₂+2H₂O=4NH₃•H₂O+2S↓．
（2）所得氯化鋇粗液中含硫化合物（H₂S、HS^-等）影響產(chǎn)品質(zhì)量，可鼓入預(yù)熱后的空氣吹除，預(yù)熱空氣的目的是升高溫度，減小氣體在溶液中的溶解度，利于吹除硫化氫；沉淀A的主要成分是硫．
（3）熱空氣吹除時(shí)會(huì)有部分HS^-轉(zhuǎn)變?yōu)镾₂O₃^2-，使產(chǎn)品仍不能達(dá)到純度要求，可再行酸化脫硫，酸化脫硫時(shí)的離子方程式為S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂ ↑+H₂O．
（4）室溫時(shí)，為使Mg²⁺、Fe³⁺完全沉淀（當(dāng)溶液中離子濃度小于1×l0⁵mol•L^-1時(shí)認(rèn)為該離子完全沉淀），應(yīng)將溶液的pH調(diào)至$-lg\frac{1{0}^{-14}}{\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}}$（只列算式）以上．
（5）實(shí)驗(yàn)室測定產(chǎn)品中x的步驟如下：
①準(zhǔn)確稱取12.23gBaCl₂•xH₂O樣品，加入l00mL稀鹽酸加熱溶解；
②邊攪拌，邊逐滴加入0．lmol•L^-1H₂SO₄溶液，待BaSO₄完全沉淀，過濾，沉降后洗滌沉淀2-3次；
③將沉淀充分干燥后稱量，質(zhì)量為11.65g．
檢驗(yàn)BaSO₄沉淀是否洗滌干凈的方法是取代最后一次洗滌液，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，或無溶液，則洗滌干凈；經(jīng)計(jì)算x的數(shù)值為2．

Answer 1

分析 （1）H₂S用足量氨水吸收，會(huì)生成硫化銨，空氣中的氧氣能將硫化銨氧化成硫單質(zhì)，據(jù)此寫化學(xué)方程式；
（2）預(yù)熱后的空氣能使溶液溫度升高，從而減小氣體在溶液中的溶解度，利于吹除硫化氫，同時(shí)空氣中有氧氣，能將部分硫化氫氧化成硫單質(zhì)而形成沉淀；
（3）S₂O₃^2-在酸性條件下發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)生成二氧化硫和硫單質(zhì)，根據(jù)電荷守恒和元素守恒可寫出離子方程式；
（4）根據(jù)K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11可知，要使Mg ²⁺沉淀完全，溶液中c（OH^-）=$\sqrt{\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1×1{0}^{-5}}}$mol/L=$\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}$mol/L，的PH值為$-lg\frac{1{0}^{-14}}{\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}}$，根據(jù)K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38要使Fe ³⁺沉淀完全，溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{1.0×1{0}^{-5}}}$mol/L=$\root{3}{4.0×1{0}^{-33}}$mol/L，所以當(dāng)Mg ²⁺沉淀完全時(shí)Fe ³⁺早已沉淀完全，據(jù)此判斷；
（5）BaSO₄沉淀是從含有氯離子的溶液中析出的，所以可以通過檢驗(yàn)沉淀表面是否含有氯離子判斷沉淀洗滌是否干凈，根據(jù)題中的相關(guān)數(shù)據(jù)可知，12.23gBaCl₂•xH₂O樣品，生成BaSO₄沉淀質(zhì)量為11.65g，根據(jù)關(guān)系式BaCl₂•xH₂O～BaSO₄列比例式可計(jì)算出x的值．

解答 解：（1）H₂S用足量氨水吸收，會(huì)生成硫化銨，空氣中的氧氣能將硫化銨氧化成硫單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2（NH₄）₂S+O₂+2H₂O=4NH₃•H₂O+2S↓，
故答案為：2（NH₄）₂S+O₂+2H₂O=4NH₃•H₂O+2S↓；
（2）預(yù)熱后的空氣能使溶液溫度升高，從而減小氣體在溶液中的溶解度，利于吹除硫化氫，同時(shí)空氣中有氧氣，能將部分硫化氫氧化成硫單質(zhì)而形成沉淀，
故答案為：升高溫度，減小氣體在溶液中的溶解度，利于吹除硫化氫；硫；
（3）S₂O₃^2-在酸性條件下發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)生成二氧化硫和硫單質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂ ↑+H₂O，
故答案為：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂ ↑+H₂O；
（4）根據(jù)K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11可知，要使Mg ²⁺沉淀完全，溶液中c（OH^-）=$\sqrt{\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1×1{0}^{-5}}}$mol/L=$\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}$mol/L，的PH值為$-lg\frac{1{0}^{-14}}{\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}}$，根據(jù)K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38要使Fe ³⁺沉淀完全，溶液中c（OH^-）=$\root{3}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{1.0×1{0}^{-5}}}$mol/L=$\root{3}{4.0×1{0}^{-33}}$mol/L，所以當(dāng)Mg ²⁺沉淀完全時(shí)Fe ³⁺早已沉淀完全，所以應(yīng)將溶液的pH調(diào)至$-lg\frac{1{0}^{-14}}{\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}}$以上，
故答案為：$-lg\frac{1{0}^{-14}}{\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}}$；
（5）BaSO₄沉淀是從含有氯離子的溶液中析出的，所以可以通過檢驗(yàn)沉淀表面是否含有氯離子判斷沉淀洗滌是否干凈，操作為取代最后一次洗滌液，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，或無溶液，則洗滌干凈，根據(jù)題中的相關(guān)數(shù)據(jù)可知，12.23gBaCl₂•xH₂O樣品，生成BaSO₄沉淀質(zhì)量為11.65g，
根據(jù)關(guān)系式BaCl₂•xH₂O～BaSO₄
           208+18x   233 
           12.23     11.65
$\frac{208+18x}{12.23}=\frac{233}{11.65}$，所以x=2
故答案為：取代最后一次洗滌液，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，或無溶液，則洗滌干凈；2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了BaCl₂•2H₂O制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)方法，題目難度中等，為高考的熱點(diǎn)，正確理解制備流程、反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，有一定的綜合性，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．