Question

钛酸钡（BaTiO₃）是一种强介电化合物，是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一，被誉为“电子陶 瓷工业的支柱”。

Ⅰ、固相合成法是钛酸钡的传统制备方法，典型的工艺是将等物质的量的碳酸钡和二氧化钛混合，在1500℃下反应 24 小时。

（1）写出发生反应的化学方程式：_____。

（2）该工艺的优点为工艺简单，不足之处为_____。

Ⅱ、工业上还可以 BaCO₃、TiCl₄ 为原料，采用草酸盐共沉淀法制备草酸氧钛钡晶体[BaTiO（C₂O₄）₂•4H₂O]，再高温煅烧制得钛酸钡粉末，其制备工业流程如图所示。

（3）为提高 BaCO₃ 的酸浸率，可采取的措施为_____ （任答一点）。

（4）加入 H₂C₂O₄ 溶液时，可循环使用的物质 X 是_____。

（5）研究表明，钛离子在不同 pH 下可以 TiO（OH）⁺、TiOC₂O₄ 或 TiO（C₂O₄）₂等形式存在（如图），所以在制备草酸氧钛钡晶体时要用到氨水调节混合溶液的 pH． 请结合图示信息分析，混合溶液的最佳 pH 为_____左右。

（6）高温煅烧草酸氧钛钡晶体[BaTiO（C₂O₄）₂•4H₂O]得到 BaTiO₃ 的同时，生成高温气体产物有 CO、_____和_____。成都七中某兴趣小组在实验室里模拟“高温煅烧”操作时所使用的陶瓷仪器有_____。

（7）将 TiCl₄ 水解产物加热脱水可生成 TiO₂，写出 TiCl₄ 水解的化学方程式：_____。

Answer

BaCO3+TiO2BaTiO3+CO2↑ 高温煅烧能耗大，对设备要求高 将碳酸钡固体粉碎、搅拌、适当升温等 HCl 3 CO2 H2O(g) 坩埚、泥三角 TiCl4+(2+x)H2O＝TiO2•xH2O↓+4HCl

【解析】

Ⅰ、反应在高温下进行，消耗能源较多，涉及反应为BaCO3+TiO2BaTiO3+CO2↑；

Ⅱ、由制备流程可知，碳酸钡与盐酸反应生成氯化钡，然后氯化钡与四氯化碳、草酸反应生成BaTiO(C2O4)2•4H2O，过滤、洗涤、干燥、煅烧得到BaTiO3，以此解答该题。

Ⅰ、（1）涉及反应为BaCO3+TiO2BaTiO3+CO2↑，

故答案为：BaCO3+TiO2BaTiO3+CO2↑；

（2）反应在高温下进行，消耗能源较多，对设备要求高，

故答案为：高温煅烧能耗大，对设备要求高；

Ⅱ、（3）为提高 BaCO3 的酸浸率，可将碳酸钡固体粉碎、搅拌、适当升温等，

故答案为：将碳酸钡固体粉碎、搅拌、适当升温等；

（4）酸浸时消耗HCl、生成草酸氧钛钡时生成HCl，所以能循环的物质X是HCl，

故答案为：HCl；

（5）由图象可知pH＝3时TiO(C2O4)2含量较高，

故答案为：3；

（6）BaTiO(C2O4)2•4H2O煅烧，发生分解反应，由元素守恒可知，生成高温下的气体产物有CO、CO2、H2O(g)，煅烧时需要坩埚、泥三角等陶瓷仪器，

故答案为：CO2；H2O(g)；坩埚、泥三角；

（7）TiCl4水解生成TiO2•xH2O，同时生成HCl，水解方程式为：TiCl4+(2+x)H2O＝TiO2•xH2O↓+4HCl，

故答案为：TiCl4+(2+x)H2O＝TiO2•xH2O↓+4HCl。