Question

【题目】我国重晶石（含BaSO490％以上）资源丰富，其中贵州省重晶石储量占全国总储量的三分之一。我省某工厂以重晶石为原料，生产“电子陶瓷工业支柱”—钛酸钡( BaTiO3)的工艺流程如下：

查阅资料可知：

①常温下：Ksp(BaSO4)=1.0×10-10，Ksp(BaCO3)=2.5×10-9

②TiCl4在常温下是无色液体，遇水容易发生水解：TiC14+2H2O=TiO2+4HCl

③草酸氧钛钡的化学式为：BaTiO(C2O4)2·4H2O

请回答下列问题：

（1）工业上用饱和Na2CO3溶液处理重晶石（假设杂质不与Na2CO3溶液作用），待达到平衡后，移走上层清液，重复多次操作，将BaSO4转化为易溶于酸的BaCO3，该过程用离子方程式可表示为_________________，此反应的平衡常数K=__________（填写计算结果）。若不考虑CO32-的水解，则至少需要使用_______mol/L的Na2CO3溶液浸泡重晶石才能实现该转化过程。

（2）配制TiC14溶液时通常将TiC14固体溶于浓盐酸再加水稀释，其目的是______________。

（3）可循环使用的物质X是____________（填化学式），设计实验方案验证草酸氧钛钡晶体是否洗涤干净：____________________。

（4）写出煅烧草酸氧钛钡晶体的化学方程式：______________________。

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 取最后一次洗涤液少许，滴入稀硝酸酸化的硝酸银，若无沉淀生成，则说明晶体已经洗涤干净 BaTiO(C2O4)2·4H2OBaTiO3 + 2CO2 +2CO +4H2O

【解析】根据流程图，用饱和Na2CO3溶液处理重晶石，将BaSO4转化为易溶于酸的BaCO3，然后用盐酸溶解后，加入TiC14和草酸溶液，反应析出草酸氧钛钡晶体，经过洗涤、干燥、灼烧得BaTiO3。其中将BaSO4转化为易溶于酸的BaCO3的离子方程式为BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)，根据K==计算，当c(SO42-)≤1.0×10-5 mol/L时，可以认为BaSO4已转化为BaCO3，据此分析解答。

(1)工业上用饱和Na2CO3溶液处理重晶石，将BaSO4转化为易溶于酸的BaCO3，该过程用离子方程式可表示为BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)，此反应的平衡常数K====；当c(SO42-)≤1.0×10-5 mol/L时，认为BaSO4转化为了易溶于酸的BaCO3，因此c(CO32-)≥2.5×10-4mol/L，故答案为：BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)；；2.5×10-4；

(2)TiC14在常温下是无色液体，遇水容易发生水解可知，在配制为抑止其水解，需将TiCl4固体溶于浓盐酸再加水稀释，故答案为：抑制TiCl4的水解；

(3)向混合液中加入TiC14溶液和H2C2O4溶液反应得到草酸氧钛钡和HCl，故可循环使用的物质X 是HCl；草酸氧钛钡晶体表面附着氯离子，验证草酸氧钛钡晶体是否洗涤干净的方法为：取最后一次洗涤液少许，滴入稀硝酸酸化的硝酸银，若无沉淀生成，则说明晶体已经洗涤干净，故答案为：HCl；取最后一次洗涤液少许，滴入稀硝酸酸化的硝酸银，若无沉淀生成，则说明晶体已经洗涤干净；

(4)BaTiO(C2O4)24H2O煅烧，发生分解反应，由元素守恒可知，生成高温下的气体产物有CO、CO2、H2O(g)，煅烧草酸氧钛钡晶体的化学方程式为BaTiO(C2O4)2·4H2OBaTiO3 + 2CO2 +2CO +4H2O，故答案为：BaTiO(C2O4)2·4H2OBaTiO3 + 2CO2 +2CO +4H2O。