Question

【題目】鈦酸鋇(BeTiO3)在工業上有重要用途，主要用于制作電子陶瓷、PTC熱敏電阻、電容器等多種電子元件。以下是生產鈦酸鋇的一種工藝流程圖：

已知：①草酸氧化鈦鋇晶體的化學式為BaTiO(C2O4)2·4H2O；

②25℃時，BaCO3的溶度積Ksp=2.58×10-9；

（1）BaTiO3中Ti元素的化合價為：__。

（2）用鹽酸酸浸時發生反應的離子方程式為：__，為提高酸浸速率，可適當進行加熱，但溫度不宜過高，原因是__。

（3）流程中通過過濾得到草酸氧化鈦鋇晶體后，為提高產品質量需對晶體洗滌。

①過濾操作中使用的玻璃儀器有：__。

②簡述證明草酸氧化鈦鋇晶體已洗凈的操作及現象__。

（4）TiO2具有很好的散射性，是一種有重要用途的金屬氧化物。工業上可用TiCl4水解來制備，制備時需加入大量的水，同時加熱，其目的是：__。

（5）某興趣小組取19.70gBaCO3模擬上述工藝流程制備BaTiO3，得產品13.98g，BaTiO3的產率為：___。

（6）流程中用鹽酸酸浸，其實質是BaCO3溶解平衡的移動。若浸出液中c(Ba2+)=0.05mol/L，則c(CO32-)在浸出液中的最大濃度為__mol/L。

Answer 1

【答案】+4 BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O 適當加熱可提高反應速率，但溫度過高會加快鹽酸揮發，反應物濃度降低又會使酸浸速率降低 漏斗、燒杯、玻璃棒 取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若無白色沉淀產生，說明已洗凈 促進TiCl4水解 60% 5.16×10-8

【解析】

由制備實驗流程可知，BaCO3用鹽酸酸浸得到氯化鋇溶液，再向氯化鋇混合液中加入TiCl4溶液和草酸溶液得到草酸氧鈦鋇晶體和HCl，生成的HCl可循環利用，最后通過洗滌、干燥煅燒草酸氧鈦鋇晶體得到BaTiO3；

(1)化合物中正負化合價的代數和為0；

(2)BaCO3與鹽酸反應生成氯化鋇、水、二氧化碳；鹽酸具有揮發性，溫度過高加快揮發；

(3)過濾需要燒杯、漏斗、玻璃棒，取最后一次的洗滌液檢驗是否含氯離子，確定是否洗滌干凈；

(4)用TiCl4水解來制備，制備時需加入大量的水，同時加熱，可促進水解；

(5)結合BaCO3～BaTiO3計算；

(6)出液中c([Ba2+)=0.05mol/L，結合25℃時BaCO3的溶度積Ksp=2.58×10-9計算。

(1)BaTiO3中Ba的化合價為+2價，O的化合價為-2價，根據化合物中元素的正負化合價代數和為0，Ti的化合價為+4價；

(2)鹽酸酸浸時反應的化學方程式BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2↑，離子方程式為BaCO3+2H+=Ba2++H2O+CO2↑；適當加熱可提高反應速率，但溫度過高會加快鹽酸揮發，反應物濃度降低又會使酸浸速率降低；

(3)①過濾操作中使用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒；

②根據流程草酸氧化鈦鋇晶體吸附可溶性的Cl-等，要證明晶體已經洗凈即證明洗滌液中不含Cl-。方法是：取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若無白色沉淀產生，說明已洗凈；

(4)TiCl4水解的離子方程式為TiCl4+2H2OTiO2+4HCl，加入大量水促進TiCl4水解，鹽的水解是吸熱過程，加熱促進TiCl4水解，制備時加入大量的水同時加熱，目的是促進TiCl4的水解；

(5)根據Ba守恒，理論上得到BaTiO3的質量為×233g/mol=23.3g，BaTiO3的產率為×100%=60%；

(6)BaCO3的溶解平衡表達式為BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO32-(aq)，Ksp(BaCO3)=c(Ba2+)·c(CO32-)=2.58×10-9，若浸出液中c(Ba2+)=0.05mol/L，則CO32-在浸出液中最大濃度c(CO32-)=2.58×10-9÷0.05mol/L=5.16×10-8mol/L。