Question

【題目】鈦酸鋇粉體是電子陶瓷元器件的重要基礎原料，其制備工藝流程圖如下：

(l)草酸中碳元素的化合價為_____。

(2)為提高BaCO3的酸浸速率，可采取的措施為_____ （寫出一條）。

(3)“混合溶液”環節，鈦元素在不同pH下主要以TiOC2O4、TiO(C2O4)22-、和TiO(OH)+三種形式存在，如圖所示。實際制備工藝中，先用氨水調節混合溶液的pH于2.5～3之間，再進行“沉淀”，則上圖中曲線a對應鈦的形式為________（填化學式）：寫出“沉淀”時的離子方程式：__________。

(4)草酸氧鈦鋇晶體經蒸餾水數次洗滌后，證明它已被洗滌干凈的實驗方案____________。

(5)工業上TiCl4和BaCO3通常用如下方法制備：

①先將金紅石(TiO2)與過量焦炭混合，再通人Cl2并加熱到900℃制取TiCl4。請寫出該法制取TiCl4的化學方程式：__________________________________。

②BaCO3是將重晶石（主要成分為BaSO4）浸泡在Na2CO3溶液中足夠長時間來制備。請問Na2CO3溶液的濃度至少要大于______ mol·L-1才能開始轉化。(已知常溫下：Ksp(BaSO4)=1.0×10-10(mol·L-1)2，Ksp(BaCO3) =2.58×10-9(mol·L-1)2，忽略CO32-的水解）。

Answer 1

【答案】 +3 將BaCO3研成粉末、適當增大鹽酸濃度、適當加熱、攪拌（任寫一個） TiOC2O4 TiO(C2O4)22-+ Ba2+ + 4H2O = BaTiO(C2O4)2·4H2O↓ 取最后一次洗滌液少量于試管中，向其中滴加AgNO3溶液，無白色沉淀生成證明草酸氧鈦鋇已被洗滌干凈 TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO 2.58×10-4

【解析】（1）在H2C2O4中H、C、O的化合價分別為+1、+3和-2。（2）將固體BaCO3研成粉末、適當增大反應物鹽酸的濃度、適當加熱、加速攪拌都可以加快反應速率，任選其一即可。（3）據“沉淀”時生成草酸氧鈦鋇晶體中含有TiO(C2O4)22-（即b微粒），隨著氨水的不斷加入C2O42-濃度逐漸增大的趨勢可以判斷a對應鈦的形式為TiOC2O4。根據沉淀的化學式即可寫出離子方程式TiO(C2O4)22-+ Ba2+ + 4H2O = BaTiO(C2O4)2·4H2O↓。（4）據過程知洗滌液中可能含有Cl—，所以用AgNO3溶液檢驗即可。（5）①由足量焦炭和Cl2判斷產物為TiCl4和CO，所以化學方程式為TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。②設BaSO4飽和溶液中c(Ba2+)和c(SO42-)均為xmol·L-1，由KSP(BaSO4)=c(Ba2+)c(SO42-)知：x2=1.0×10-10(mol·L-1)2，可求出c(Ba2+)=1.0×10-5mol·L-1。再令Q(BaCO3)=c(Ba2+)c(CO32-)=1.0×10-5mol·L-1×c(CO32-)>KSP(BaCO3)，則c(CO32-)>2.58×10-9(mol·L-1)2÷1.0×10-5mol·L-1=2.58×10-4mol·L-1。