Question

【题目】以重晶石(主要成分是BaSO4，含Al、Fe等元素的杂质)为原料制备产品(BaCl2·2H2O)的一种流程如下：

已知：滤液2主要含BaCl2，还含有AlCl3、FeCl3和HCl等杂质。298K下，Fe(OH)3、Al(OH)3完全沉淀的pH依次为3.0和5.4。

回答下列问题：

(1)高温焙烧时将重晶石粉碎的目的是______________________。若4.66 g BaSO4完全反应转移9.632×1022个电子，写出BaSO4与C反应的化学方程式：______________________。

(2)“固体”(微溶于水)与盐酸反应生成的一种气体通入CuSO4溶液中产生黑色沉淀，则生成该气体的离子方程式为______________________。滤渣3的成分是___________(填化学式)。

(3)加入BaCO3的目的是____________________________________________。

(4)常温下，Fe3+沉淀完全[溶液中c(Fe3+)=1×10－5mol·L－1]时溶液的pH=3，则Fe(OH)3的Ksp约为_____。

(5)滤液4经蒸发浓缩、降温结晶、过滤，洗涤和干燥，得到产品。采用电化学法以过滤后的废液为原料制备Ba(OH)2，实现资源综合利用和环境保护。气体X的电子式为____________________；写出阴极的电极反应式：__________________。

Answer 1

【答案】提高硫酸钡和焦炭反应的反应速率和原料利用率 BaSO4＋4C4CO↑＋BaS BaS＋2H+=Ba2+＋H2S↑ CuS 调节pH，促进Al3+、Fe3+完全沉淀 1×10-38 2H＋＋2e－=H2↑

【解析】

通过流程图可分析，重晶石高温焙烧后得到一氧化碳和金属硫化物；再加盐酸，金属硫化物与盐酸反应得到金属氯化物溶液，同时产生气体硫化氢；金属氯化物经除杂得到氯化钡溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶得到晶体。

（1）高温焙烧时将重晶石粉碎的目的是：提高硫酸钡和焦炭反应的反应速率和原料利用率；4.66 g BaSO4完全反应转移9.632×1022个电子，即0.02mol BaSO4完全反应转移0.16mol电子，1mol BaSO4完全反应转移8mol电子，可推得硫元素化合价由+6降低到-2，反应的方程式为BaSO4+4CBaS+4CO↑；故该题答案为：提高硫酸钡和焦炭反应的反应速率和原料利用率；BaSO4+4CBaS+4CO↑。

（2）重晶石高温焙烧后得到的固体主要含有金属硫化物，其中BaS为微溶，与盐酸反应生成硫化氢，硫化氢可与硫酸铜反应生成黑色沉淀硫化铜，反应的离子方程式为BaS＋2H+=Ba2+＋H2S↑；故答案为：BaS＋2H+=Ba2+＋H2S↑；CuS。

（3）滤液2主要含BaCl2，还含有AlCl3、FeCl3和HCl等杂质，加入BaCO3可以与酸反应，调节pH，促进Al3+、Fe3+完全沉淀而除去；故答案为：调节pH，促进Al3+、Fe3+完全沉淀。

（4）Ksp=c(Fe3＋)c3(OH－)，已知c(Fe3＋)= 1×10－5mol·L－1；pH=3，c(OH－)=1×10-11 mol·L－1，带入公式可得Ksp=1×10-38。

（5）通过分析电化学装置，装置右室得到氢氧化钡浓溶液，可推得右室电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，气体Y为H2，所以该极为阴极，阳极氯离子放电产生氯气，气体X为Cl2，Cl2的电子式为；故该题答案为：；2H＋＋2e－=H2↑（或2H2O+2e-=H2↑+2OH-）。