Question

【題目】我國重晶石（含BaSO490％以上）資源豐富，其中貴州省重晶石儲(chǔ)量占全國總儲(chǔ)量的三分之一。我省某工廠以重晶石為原料，生產(chǎn)“電子陶瓷工業(yè)支柱”—鈦酸鋇( BaTiO3)的工藝流程如下：

查閱資料可知：

①常溫下：Ksp(BaSO4)=1.0×10-10，Ksp(BaCO3)=2.5×10-9

②TiCl4在常溫下是無色液體，遇水容易發(fā)生水解：TiC14+2H2O=TiO2+4HCl

③草酸氧鈦鋇的化學(xué)式為：BaTiO(C2O4)2·4H2O

請回答下列問題：

（1）工業(yè)上用飽和Na2CO3溶液處理重晶石（假設(shè)雜質(zhì)不與Na2CO3溶液作用），待達(dá)到平衡后，移走上層清液，重復(fù)多次操作，將BaSO4轉(zhuǎn)化為易溶于酸的BaCO3，該過程用離子方程式可表示為_________________，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__________（填寫計(jì)算結(jié)果）。若不考慮CO32-的水解，則至少需要使用_______mol/L的Na2CO3溶液浸泡重晶石才能實(shí)現(xiàn)該轉(zhuǎn)化過程。

（2）配制TiC14溶液時(shí)通常將TiC14固體溶于濃鹽酸再加水稀釋，其目的是______________。

（3）可循環(huán)使用的物質(zhì)X是____________（填化學(xué)式），設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證草酸氧鈦鋇晶體是否洗滌干凈：____________________。

（4）寫出煅燒草酸氧鈦鋇晶體的化學(xué)方程式：______________________。

Answer 1

【答案】 BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq) 0.04(或1/25) 2.5×10-4 抑制TiCl4的水解 HCl 取最后一次洗滌液少許，滴入稀硝酸酸化的硝酸銀，若無沉淀生成，則說明晶體已經(jīng)洗滌干凈 BaTiO(C2O4)2·4H2OBaTiO3 + 2CO2 +2CO +4H2O

【解析】根據(jù)流程圖，用飽和Na2CO3溶液處理重晶石，將BaSO4轉(zhuǎn)化為易溶于酸的BaCO3，然后用鹽酸溶解后，加入TiC14和草酸溶液，反應(yīng)析出草酸氧鈦鋇晶體，經(jīng)過洗滌、干燥、灼燒得BaTiO3。其中將BaSO4轉(zhuǎn)化為易溶于酸的BaCO3的離子方程式為BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)，根據(jù)K==計(jì)算，當(dāng)c(SO42-)≤1.0×10-5 mol/L時(shí)，可以認(rèn)為BaSO4已轉(zhuǎn)化為BaCO3，據(jù)此分析解答。

(1)工業(yè)上用飽和Na2CO3溶液處理重晶石，將BaSO4轉(zhuǎn)化為易溶于酸的BaCO3，該過程用離子方程式可表示為BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K====；當(dāng)c(SO42-)≤1.0×10-5 mol/L時(shí)，認(rèn)為BaSO4轉(zhuǎn)化為了易溶于酸的BaCO3，因此c(CO32-)≥2.5×10-4mol/L，故答案為：BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)；；2.5×10-4；

(2)TiC14在常溫下是無色液體，遇水容易發(fā)生水解可知，在配制為抑止其水解，需將TiCl4固體溶于濃鹽酸再加水稀釋，故答案為：抑制TiCl4的水解；

(3)向混合液中加入TiC14溶液和H2C2O4溶液反應(yīng)得到草酸氧鈦鋇和HCl，故可循環(huán)使用的物質(zhì)X 是HCl；草酸氧鈦鋇晶體表面附著氯離子，驗(yàn)證草酸氧鈦鋇晶體是否洗滌干凈的方法為：取最后一次洗滌液少許，滴入稀硝酸酸化的硝酸銀，若無沉淀生成，則說明晶體已經(jīng)洗滌干凈，故答案為：HCl；取最后一次洗滌液少許，滴入稀硝酸酸化的硝酸銀，若無沉淀生成，則說明晶體已經(jīng)洗滌干凈；

(4)BaTiO(C2O4)24H2O煅燒，發(fā)生分解反應(yīng)，由元素守恒可知，生成高溫下的氣體產(chǎn)物有CO、CO2、H2O(g)，煅燒草酸氧鈦鋇晶體的化學(xué)方程式為BaTiO(C2O4)2·4H2OBaTiO3 + 2CO2 +2CO +4H2O，故答案為：BaTiO(C2O4)2·4H2OBaTiO3 + 2CO2 +2CO +4H2O。