Question

【題目】鈦酸鋇(BaTiO3)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: __________。

(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如何證明晶體已洗凈?_______________________。

(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+)=0.1mol/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 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% 2.58×10-8

【解析】試題分析：本題以生產鈦酸鋇的工藝流程為載體，考查離子方程式的書寫，基本實驗操作，外界條件對鹽類水解平衡的影響，產率和溶度積的計算等。

（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為BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2↑，離子方程式為BaCO3+2H+=Ba2++H2O+CO2↑。

（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-）=2.5810-9，若浸出液中c（Ba2+）=0.1mol/L，則CO32-在浸出液中最大濃度c（CO32-）=mol/L=2.5810-8mol/L。