Question

自然界的礦物中有一種重晶石礦的主要成分是BaSO₄，它不溶于任何酸、堿和水，純凈的硫酸鋇可供醫療等方面應用，某同學用重晶石和焦炭為原料，制取純凈硫酸鋇，部分流程如下（設礦物中雜質不與焦炭反應，也不溶于水）：

（1）步驟①中，哪些元素的化合價升高，哪些元素化合價降低？______，
（2）步驟②中溶液A中溶質的化學式：______；
（3）寫出利用溶液A中的溶質為主要原料制取BaSO₄的化學方程式：______．
（4）步驟②產生有毒氣體H₂S，應加以改進，為使實驗既不產生H₂S又能獲得純凈BaSO₄，請你提出改進意見．______；
有關反應的化學方程式是______．

Answer 1

（1）雜質不參與反應，因此不考慮雜質中的元素；而反應前BaSO₄與C中Ba、S、O、C元素的化合價分別為+2、+6、-2、0，反應后BaS、CO中Ba、S、O、C元素的化合價分別為+2、-2、-2、+2，因此可判斷碳元素化合價由0升高至+2，而硫元素的化合價由+6降低至-2；
（2）硫化鋇與鹽酸反應生成硫化氫氣體，可判斷反應的化學方程式為BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑，因此該步反應中所得溶液A中溶質為氯化鋇，其化學式為BaCl₂；
（3）利用氯化鋇能與硫酸鈉等發生復分解反應生成硫酸鋇的氯化鈉的轉化關系，可使用氯化鋇與硫酸鈉反應，反應的化學方程式為BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl；
（4）利用硫化鋇這種鹽與可溶解性硫酸鹽能生成硫酸鋇和另一種鹽，既可避免與鹽酸反應放出有毒氣體硫化氫又可直接轉化為硫酸鋇，因此可采取在步驟②中加入硫酸鈉，反應后過濾并洗滌除去附在固體表面的溶液，得到較為純凈的硫酸鋇，反應的化學方程式為BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S；
故答案為：
（1）碳元素化合價升高，硫元素化合價降低；
（2）BaCl₂；
（3）BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl；
（4）可在步驟②中加入Na₂SO₄，然后過濾，洗滌后可得純凈BaSO₄； BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S．