Question

【題目】我國重晶石（含BaSO490％以上）資源豐富，其中貴州省重晶石儲量占全國總儲量的三分之一。我省某工廠以重晶石為原料，生產“電子陶瓷工業(yè)支柱”—鈦酸鋇( BaTiO3)的工藝流程如下：

查閱資料可知：

①常溫下：Ksp(BaSO4)=1.0×10-10，Ksp(BaCO3)=2.5×10-9

②TiCl4在常溫下是無色液體，遇水容易發(fā)生水解：TiC14+2H2O=TiO2+4HCl

③草酸氧鈦鋇的化學式為：BaTiO(C2O4)2·4H2O

請回答下列問題：

（1）工業(yè)上用飽和Na2CO3溶液處理重晶石（假設雜質不與Na2CO3溶液作用），待達到平衡后，移走上層清液，重復多次操作，將BaSO4轉化為易溶于酸的BaCO3，該過程用離子方程式可表示為_________________，此反應的平衡常數K=__________（填寫計算結果）。若不考慮CO32-的水解，則至少需要使用_______mol/L的Na2CO3溶液浸泡重晶石才能實現該轉化過程。

（2）配制TiC14溶液時通常將TiC14固體溶于濃鹽酸再加水稀釋，其目的是______________。

（3）可循環(huán)使用的物質X是____________（填化學式），設計實驗方案驗證草酸氧鈦鋇晶體是否洗滌干凈：____________________。

（4）寫出煅燒草酸氧鈦鋇晶體的化學方程式：______________________。

Answer 1

【答案】 BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq) 0.04(或1/25) 2.5×10-4 抑制TiCl4的水解 HCl 取最后一次洗滌液少許，滴入稀硝酸酸化的硝酸銀，若無沉淀生成，則說明晶體已經洗滌干凈 BaTiO(C2O4)2·4H2OBaTiO3 + 2CO2 +2CO +4H2O

【解析】根據流程圖，用飽和Na2CO3溶液處理重晶石，將BaSO4轉化為易溶于酸的BaCO3，然后用鹽酸溶解后，加入TiC14和草酸溶液，反應析出草酸氧鈦鋇晶體，經過洗滌、干燥、灼燒得BaTiO3。其中將BaSO4轉化為易溶于酸的BaCO3的離子方程式為BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)，根據K==計算，當c(SO42-)≤1.0×10-5 mol/L時，可以認為BaSO4已轉化為BaCO3，據此分析解答。

(1)工業(yè)上用飽和Na2CO3溶液處理重晶石，將BaSO4轉化為易溶于酸的BaCO3，該過程用離子方程式可表示為BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)，此反應的平衡常數K====；當c(SO42-)≤1.0×10-5 mol/L時，認為BaSO4轉化為了易溶于酸的BaCO3，因此c(CO32-)≥2.5×10-4mol/L，故答案為：BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)；；2.5×10-4；

(2)TiC14在常溫下是無色液體，遇水容易發(fā)生水解可知，在配制為抑止其水解，需將TiCl4固體溶于濃鹽酸再加水稀釋，故答案為：抑制TiCl4的水解；

(3)向混合液中加入TiC14溶液和H2C2O4溶液反應得到草酸氧鈦鋇和HCl，故可循環(huán)使用的物質X 是HCl；草酸氧鈦鋇晶體表面附著氯離子，驗證草酸氧鈦鋇晶體是否洗滌干凈的方法為：取最后一次洗滌液少許，滴入稀硝酸酸化的硝酸銀，若無沉淀生成，則說明晶體已經洗滌干凈，故答案為：HCl；取最后一次洗滌液少許，滴入稀硝酸酸化的硝酸銀，若無沉淀生成，則說明晶體已經洗滌干凈；

(4)BaTiO(C2O4)24H2O煅燒，發(fā)生分解反應，由元素守恒可知，生成高溫下的氣體產物有CO、CO2、H2O(g)，煅燒草酸氧鈦鋇晶體的化學方程式為BaTiO(C2O4)2·4H2OBaTiO3 + 2CO2 +2CO +4H2O，故答案為：BaTiO(C2O4)2·4H2OBaTiO3 + 2CO2 +2CO +4H2O。