Question

5．Ba（N0₃）₂可用于生產(chǎn)煙花．某化工廠(chǎng)利用BaC0₃含少量CuC0₃、Ba（FeO₂）₂等雜質(zhì)制取Ba（N0₃）₂晶體，其部分工藝流程如圖所示．

已知：Fe³⁺和Fe^z+以氫氧化物形式沉淀完全時(shí)，溶液的pH分別為3.2和9.7．
（1）Ba（Fe0₂）₂中Fe的化合價(jià)為+3；在步驟I中HN0₃表現(xiàn)出的性質(zhì)是酸性．
（2）檢驗(yàn)步驟iil所得溶液是否含鐵元素的方法是取少量溶液于試管，滴加幾滴KSCN溶液，振蕩，如果溶液出現(xiàn)紅色則含有Fe³⁺，否則不含F(xiàn)e³⁺．
（3）步驟IV中得到Ba（N0₃）_z晶體的操作依次為蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾；該廠(chǎng)生產(chǎn)的Ba（N0₃）₂晶體含有少量Cu²⁺．化學(xué)上通過(guò)惰性電解法富集Cu時(shí)，發(fā)現(xiàn)電解裝置的陰極還有少量使紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體生成．生成該氣體的電極反應(yīng)為NO₃^-+6H₂O+8e^-=NH₃↑+9OH^-．
（4）閃光粉是由Ba（N0₃）₂與Al粉混合而成，受熱可以產(chǎn)生N2和另外兩種氧化物，同時(shí)放出大量光和熱．
已知：4NO₂ （g）+O₂ （g）+2BaO（s）=2Ba（N0₃）₂（s）△H=+akJ/mol
4Al（s）+30₂ （g）=2Al₂0₃（s）△H=-bkJ/mol
N2 （g）+2O₂（g）=2N0₂ （g）△H=-ckJ/mol    （a、b、c均大于0）
寫(xiě)出閃光粉受熱反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式3Ba（NO₃）₂（s）+10Al（s）=3N₂（g）+5Al₂O₃（s）+3BaO（s）△H=-（1.5a+2.5b-3c）kJ/mol．
（5）Ba²⁺半致死量為355mg/kg．誤食Ba²⁺可以服用MgS0₄溶液解毒，涉及到的離子反應(yīng)方程式為Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；為了減少環(huán)境污染，請(qǐng)對(duì)上述流程中不合理的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)措施是洗滌廢渣并回收洗滌液．

Answer 1

分析 BaC0₃含少量CuC0₃、Ba（FeO₂）₂等雜質(zhì)，其中Ba（FeO₂）₂中鋇元素為+2價(jià)，鐵元素為+3價(jià)，加入硝酸，在容器中充分溶解得到溶液，此溶液中含有鋇離子、銅離子、三價(jià)鐵離子，可加入碳酸鋇，調(diào)節(jié)溶液pH=4～5，使鐵離子、銅離子水解生成Fe（OH）₃沉淀、Cu（OH）₂沉淀，過(guò)濾后廢渣為Fe（OH）₃、Cu（OH）₂，濾液中主要含有硝酸、硝酸鋇，經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾可得到硝酸鋇晶體，據(jù)此解答．
（1）Ba（FeO₂）₂中鋇元素為+2價(jià)，鐵元素為+3價(jià)，步驟I中發(fā)生的反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)，在產(chǎn)物中生成的都是硝酸鹽，則硝酸只體現(xiàn)了酸性；
（2）檢驗(yàn)三價(jià)鐵通常用硫氰化鉀溶液；
（3）步驟IV中得到Ba（N0₃）_z晶體的操作依次為蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，能使紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體是氨氣，說(shuō)明是溶液中硝酸根放電；（4）閃光粉是由Ba（N0₃）₂與Al粉混合而成，受熱可以產(chǎn)生N₂和另外兩種氧化物，利用化合價(jià)升降配平方程式為：3Ba（NO₃）₂+10Al=3N₂+5Al₂O₃+3BaO，
①4NO₂ （g）+O₂ （g）+2BaO（s）=2Ba（N0₃）₂（s）△H=+akJ/mol
②4Al（s）+30₂ （g）=2Al₂0₃（s）△H=-bkJ/mol
③N2 （g）+2O₂（g）=2N0₂ （g）△H=-ckJ/mol   
用蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)反應(yīng)，應(yīng)是②×2.5-③×3-①×1.5得到熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（5）Ba²⁺可以服用MgS0₄溶液解毒，涉及到的離子反應(yīng)方程式為：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；過(guò)濾得到的廢渣上含硝酸，應(yīng)洗滌廢渣并回收洗滌液．

解答 解：BaC0₃含少量CuC0₃、Ba（FeO₂）₂等雜質(zhì)，其中Ba（FeO₂）₂中鋇元素為+2價(jià)，鐵元素為+3價(jià)，加入硝酸，在容器中充分溶解得到溶液，此溶液中含有鋇離子、銅離子、三價(jià)鐵離子，可加入碳酸鋇，調(diào)節(jié)溶液pH=4～5，使鐵離子、銅離子水解生成Fe（OH）₃沉淀、Cu（OH）₂沉淀，過(guò)濾后廢渣為Fe（OH）₃、Cu（OH）₂，濾液中主要含有硝酸、硝酸鋇，經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾可得到硝酸鋇晶體．
（1）Ba（FeO₂）₂中鋇元素為+2價(jià)，鐵元素為+3價(jià)，步驟I中HN0₃與BaC0₃、CuC0₃發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，與Ba（FeO₂）₂反應(yīng)的方程式為：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃ =Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O，這些反應(yīng)中各元素化合價(jià)都沒(méi)有變化，都不是氧化還原反應(yīng)，在產(chǎn)物中生成的都是硝酸鹽，則硝酸只體現(xiàn)了酸性，
故答案為：+3；酸性；
（2）檢驗(yàn)三價(jià)鐵通常用硫氰化鉀溶液，具體操作是：取少量溶液于試管，滴加幾滴KSCN溶液，振蕩，如果溶液出現(xiàn)紅色則含有Fe³⁺，否則不含F(xiàn)e³⁺，
故答案為：取少量溶液于試管，滴加幾滴KSCN溶液，振蕩，如果溶液出現(xiàn)紅色則含有Fe³⁺，否則不含F(xiàn)e³⁺；
（3）步驟IV中得到Ba（N0₃）_z晶體的操作依次為蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，能使紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體是氨氣，說(shuō)明是溶液中硝酸根放電，則電極反應(yīng)式為：NO₃^-+6H₂O+8e^-=NH₃↑+9OH^-，
故答案為：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾；NO₃^-+6H₂O+8e^-=NH₃↑+9OH^-；
（4）閃光粉是由Ba（N0₃）₂與Al粉混合而成，受熱可以產(chǎn)生N2和另外兩種氧化物，利用化合價(jià)升降配平方程式為：3Ba（NO₃）₂+10Al=3N₂+5Al₂O₃+3BaO，
①4NO₂ （g）+O₂ （g）+2BaO（s）=2Ba（N0₃）₂（s）△H=+akJ/mol
②4Al（s）+30₂ （g）=2Al₂0₃（s）△H=-bkJ/mol
③N2 （g）+2O₂（g）=2N0₂ （g）△H=-ckJ/mol   
用蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)反應(yīng)，應(yīng)是②×2.5-③×3-①×1.5，得到3Ba（NO₃）₂（s）+10Al（s）=3N₂（g）+5Al₂O₃（s）+3BaO（s）△H=-（1.5a+2.5b-3c）kJ/mol，
故答案為：3Ba（NO₃）₂（s）+10Al（s）=3N₂（g）+5Al₂O₃（s）+3BaO（s）△H=-（1.5a+2.5b-3c）kJ/mol；
（5）Ba²⁺可以服用MgS0₄溶液解毒，涉及到的離子反應(yīng)方程式為：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；過(guò)濾得到的廢渣上含硝酸，應(yīng)洗滌廢渣并回收洗滌液，
故答案為：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓；應(yīng)洗滌廢渣并回收洗滌液．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生在“工藝流程閱讀、相關(guān)化學(xué)反應(yīng)、除雜的原理、生產(chǎn)流程的作用”等方面對(duì)元素化合物性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系的理解和應(yīng)用程度，綜合考查學(xué)生對(duì)新信息的處理能力、分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，題目難度中等，注意把握實(shí)驗(yàn)原理和方法．