Question

3．碳酸鋇是一種重要的無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)陶瓷、光學(xué)玻璃、建筑等行業(yè)．碳化法生產(chǎn)碳酸鋇的工藝流程示意圖如下：

已知：重晶石的主要成分是BaSO₄；Ba（HS）₂溶液呈弱堿性；2BaS+2H₂O=Ba（OH）₂+Ba（HS）₂．
回答下列問(wèn)題：
（1）煅燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaSO₄+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BaS+2CO₂↑，該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物的電子式為；當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，尾氣中有毒氣體的含量會(huì)升高，原因是CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO（用化學(xué)方程式表示）．
（2）為了提高浸取速率，可采取的措施是適當(dāng)提高溫度（或攪拌等）（任寫一種）．
（3）碳化時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CO₂+H₂O+Ba²⁺+2HS^-=BaCO₃↓+2H₂S↑．
（4）脫硫過(guò)程是用Na₂CO₃溶液將BaCO₃漿液中含有的BaS₂O₃除去：CO₃^2-+BaS₂O₃=BaCO₃+S₂O₃^2-，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為6.4×10³【已知K_sp（BaCO₃）=2.5×10^-9，K_sp（BaS₂O₃）=1.6×10^-5】．
（5）Ba（HS）₂溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)閏（HS^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（S^2-），用等式表示溶液中所有離子之間的關(guān)系：2c（Ba²⁺）+c（H⁺）=c（HS^-）+2c（S^2-）+c（OH^-）．
（6）BaCO₃不能用于醫(yī)療用的“鋇餐”，原因是BaCO₃與胃酸中的鹽酸反應(yīng)生成可溶性的重金屬鹽BaCl₂，會(huì)使人中毒．

Answer 1

分析 重晶石和煤粉碎后煅燒粉碎反應(yīng)生成硫化鋇、二氧化碳，尾氣主要是一氧化碳，反應(yīng)后的固體浸取后通入二氧化碳預(yù)碳化，加入硫氫化鋇溶液反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀和硫化氫氣體，碳酸鋇脫硫后過(guò)濾干燥得到碳酸鋇產(chǎn)品，
（1）碳酸鋇粉碎后煅燒和碳反應(yīng)生成硫化鋇和二氧化碳，氧化產(chǎn)物為二氧化碳，二氧化碳中存在兩個(gè)碳氧雙鍵，屬于共價(jià)化合物，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，尾氣中有毒氣體的含量會(huì)升高是高溫下碳和二氧化碳反應(yīng)生成有毒氣體一氧化碳；
（2）提高浸取速率可以升溫、攪拌、粉碎增大接觸面積等措施；
（3）碳化時(shí)Ba（HS）₂和二氧化碳?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀和硫化氫氣體；
（4）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物的濃度冪之積之比列式，代入Ksp計(jì)算；
（5）Ba（HS）₂溶液中溶質(zhì)是強(qiáng)堿弱酸鹽，HS^-離子水解程度大于其電離程度溶液顯堿性，溶液中存在電荷守恒；
（6）鋇餐的主要成分是硫酸鋇，硫酸鋇難電離，在溶液中不能電離出有毒的鋇離子，不會(huì)使人體中毒；碳酸鋇能與稀鹽酸反應(yīng)生成可溶性的氯化鋇，氯化鋇能電離出有毒鋇離子．

解答 解：（1）碳酸鋇粉碎后煅燒和碳反應(yīng)生成硫化鋇和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：BaSO₄+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BaS+2CO₂↑，反應(yīng)中碳元素化合價(jià)升高失電子做還原劑被氧化得到氧化產(chǎn)物二氧化碳，二氧化碳中存在兩個(gè)碳氧雙鍵，屬于共價(jià)化合物，電子式為：，高溫下碳和二氧化碳反應(yīng)生成有毒氣體一氧化碳：CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO；
故答案為：BaSO₄+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BaS+2CO₂↑；；CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO；
（2）提高浸取速率可以升溫、攪拌、粉碎增大接觸面積等措施；
故答案為：適當(dāng)提高溫度（或攪拌等）；
（3）碳化時(shí)Ba（HS）₂和H₂S氣體粉碎反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀和硫化氫氣體，反應(yīng)的離子方程式為：CO₂+H₂O+Ba²⁺+2HS^-=BaCO₃↓+H₂S↑；
故答案為：CO₂+H₂O+Ba²⁺+2HS^-=BaCO₃↓+2H₂S↑；
（4）CO₃^2-+BaS₂O₃═BaCO₃+S₂O₃^2-，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（{S}_{2}{{O}_{3}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（{S}_{2}{{O}_{3}}^{2-}）•c（B{a}^{2+}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）•c（B{a}^{2+}）}$$\frac{Ksp（Ba{S}_{2}{O}_{3}）}{Ksp（BaC{O}_{3}）}$=$\frac{1.6×1{0}^{-5}}{2.5×1{0}^{-9}}$=6.4×10³；
故答案為：6.4×10³；
（5）Ba（HS）₂溶液中溶質(zhì)是強(qiáng)堿弱酸鹽，HS^-離子水解程度大于其電離程度溶液顯堿性，溶液中離子濃度大小為：c（HS^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（S^2-），溶液中存在電荷守恒2c（Ba²⁺）+c（H⁺）=c（HS^-）+2c（S^2-）+c（OH^-）；
故答案為：c（HS^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（S^2-）；2c（Ba²⁺）+c（H⁺）=c（HS^-）+2c（S^2-）+c（OH^-）；
（6）碳酸鋇與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇、水和二氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：BaCO₃+2HCl=BaCl₂+CO₂↑+H₂O，BaCO₃與胃酸中的鹽酸反應(yīng)生成可溶性的重金屬鹽氯化鋇會(huì)使人中毒；
故答案為：BaCO₃ 與胃酸中的鹽酸反應(yīng)生成可溶性的重金屬鹽BaCl₂，會(huì)使人中毒．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備工藝流程分析，主要是程度溶解平衡常數(shù)計(jì)算、電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較、電荷守恒等知識(shí)點(diǎn)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．