Question

钡盐生产过程中排出大量钡泥[主要含有BaCO₃、BaSO₃、Ba(FeO₂)₂等]，某工厂本着资源利用和降低生产成本的目的。在生产BaCO₃同时，充分利用钡泥来制取Ba(NO₃)₂晶体及其它副产品，其部分工艺流程如下：

已知： ①Fe(OH)₃和Fe(OH)₂完全沉淀时溶液的pH分别为3.2和9.7

②Ba(NO₃)₂在热水中的溶解度大，在冷水中的溶解度小

③K_sp(BaSO₄)=1.1×10^-10   K_sp(BaCO₃)=5.1×10^-9

（1）该厂生产的BaCO₃因含有少量BaSO₄而不纯，提纯的方法是：将产品加入足量饱和的Na₂CO₃溶液中充分搅拌、过滤、洗涤。用离子方程式说明该提纯的原理                            。

（2）上述流程中Ba(FeO₂)₂与HNO₃溶液反应生成两种盐，反应的化学方程式为                 。

（3）结合本厂生产实际，X试剂应选下列中的              。

A．BaCl₂         B．BaCO₃        C．Ba(NO₃)₂     D．Ba(OH)₂

（4）废渣2为              。

（5）操作III为              。

（6）过滤III后的母液应循环到容器        中(选填a、b、c) 。

（7）称取w克的晶体样品溶于蒸馏水中加入足量的稀硫酸，反应后经一系列操作称重所得沉淀质量为m克，则该晶体的纯度可表示为______________。

Answer

（1）BaSO4（s）+CO32－（aq）BaCO3（s）+SO42－（aq）

【不写（s）、（aq）不扣分，写等号不扣分】

（2）Ba（FeO2）2+8HNO3＝Ba（NO3）2+2Fe（NO3）3+4H2O 【未配平不给分】

（3）B（4）Fe（OH）3 （5）蒸发浓缩、冷却结晶 【浓缩、结晶即给分】

（6）C（7）261m/（233w）×100% 【不乘以100%也给分】

【解析】

试题分析：

（1）根据题目已知信息可知Ksp(BaCO3)＞Ksp(BaSO4)，BaSO4尽管难溶，也存在一定的溶解度，只要加入足量的饱和Na2CO3溶液，使c(Ba2+)·c(CO32-)>Ksp(BaCO3)，就可以发生沉淀的转化，而形成BaCO3沉淀，使BaSO4不断溶解，最后转化为BaCO3，用离子方程式表示为BaSO4(s)＋CO32-（aq）BaCO3(s)＋SO42-(aq)；

（2）上述流程酸溶时，Ba(FeO2)2与HNO3反应生成两种硝酸盐硝酸钡、硝酸铁，同时产生水，根据质量守恒定律可得该反应的化学方程式为：Ba(FeO2)2＋8HNO3 = Ba(NO3)2＋2Fe(NO3)3＋4H2O；

（3）A、BaCl2可以与硫酸根离子发生沉淀反应，但是不能与H+发生反应，因此不能调节溶液的pH，而且会引入杂质离子Cl-，A错误；B、BaCO3能与H+发生反应，因此能调节溶液的pH，也不引入新的杂质离子，符合题意，B正确；C、Ba(NO3)2不能与H+发生反应，因此不能调节溶液的pH，C错误；D、Ba(OH)2能与H+发生反应，能调节溶液的pH，但是该物质是强碱，制取物质成本高，造价高，不经济，D错误，答案选B；

（4）pH大于3.2时就完全沉淀，所以废渣2为Fe(OH)3。

（5）由于Ba(NO3)2在热水中的溶解度大, 在冷水中的溶解度小，所以操作III为蒸发浓缩、冷却结晶。

（6）过滤3后的母液是析出Ba(NO3)2晶体后的Ba(NO3)2的饱和溶液，为使物质循环利用，根据各个容器中物质的成分可知应循环到容器C中；

（7）Ba（NO3）2晶体溶于水与加入的硫酸溶液发生反应：Ba2++SO42-=BaSO4↓，n（BaSO4）= m g÷233g/mol=m/233mol；由于Ba（NO3）2的式量是261，因此w g晶体中含有Ba（NO3）2的质量是m[Ba（NO3）2]= m/233mol×261g/mol=261m/233g，所以该晶体中硝酸钡的质量分数是[261m/233g] ÷w×100％=261m/233w×100％。

考点：考查物质制备工艺流程的知识。

【名师点睛】在物质制备时，一般反应是难溶物质制备更难溶解的物质，但是任何难溶性的物质在溶液中都存在沉淀溶解平衡，只要加入其它物质使溶液中微粒浓度幂之积大于其溶度积常数，就可以产生该沉淀，达到沉淀的转化，控制反应条件，改变溶液的酸碱性时加入的物质要尽可能不引入新的杂质离子，最好增加该溶液的成分，而且要与经济效益联系起来，再物质制备过程中可以循环利用的就要使物质充分利用，既降低了物质的制备成本，同时也减少了对环境的保护，可谓一举数得。