Question

12．某厂以重晶石（有效成分是BaSO₄）为主要原料制取Ba（OH）₂•8H₂O晶体的示意图如下：

已知：i．BaSO₄（s）+2C（s）═2CO₂（g）+BaS（s）△H₁=+226.2kJ/mol
C（s）+CO₂（g）═2CO（g）△H₂=+172.5kJ/mol
ii．某些物质的溶解度（g/100gH₂O）简表

	10℃	20℃	40℃	60℃	80℃
Ba（OH）2•8H2O	2.48	3.89	8.22	20.9	101
NaOH	98.0	109	129	174	314
NaCl	35.8	35.9	36.4	37.1	38.0
BaCl2	33.5	35.8	40.8	46.2	52.5

回答下列问题：
（1）炭与重晶石直接反应的热化学方程式是：BaSO4（s）+4C（s）═BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2kJ/mol．
（2）由BaCl₂溶液可通过不同途径得到Ba（OH）₂•8H₂O．
途径1：BaCl₂溶液$→_{过滤}^{Na_{2}CO_{3}固体}$固体1$\stackrel{灼烧}{→}$固体2$\stackrel{H_{2}O}{→}$Ba（OH）₃.8H₂O
①得到固体1的离子方程式是CO₃^2-+Ba²⁺=BaCO₃↓．
②固体2与水反应的化学方程式是BaO+9H₂O=Ba（OH）₂•8H₂O．
途径2：BaCl₂溶液$→_{操作}^{NaOH溶液}$Ba（OH）₃.8H₂O
途径2中的“操作”是加热浓缩，冷却结晶，过滤．依据上述溶解度简表分析，过滤时的最佳温度是20℃或常温；能从混合液中得到Ba（OH）₂•8H₂O晶体的原因是20℃时4种物质中Ba（OH）₂•8H₂O溶解度最小．
（3）若向滤液1中加入CuO粉末，可直接得到含Ba（OH）₂•8H₂O晶体和CuS的浊液，反应化学方程式是BaS+CuO+9H₂O=Ba（OH）₂•8H₂O+CuS．将该浊液加热到80℃左右浓缩，趁热过滤，冷却滤液至室温，再过滤，即可得到Ba（OH）₂•8H₂O晶体．上述操作中趁热过滤的原因是减少过滤过程中Ba（OH）₂•8H₂O的损失．

Answer 1

分析 碳和重晶石精选矿砂焙烧生成气体一氧化碳和二氧化碳，烧渣水浸过滤得到滤液Ⅰ，加盐酸反应得到氯化钡溶液，加入试剂得到氢氧化钡晶体，
（1）①BaSO₄（s）+2C（s）=2CO₂（g）+BaS（s）△H1=+226.2 kJ/mol
②C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJ/mol，
则由盖斯定律可知①+②×4得到BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）；
（2）途径1中氯化钡与碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀，碳酸钡灼烧生成BaO，与水反应生成Ba（OH）₂•8H₂O；
途径2中，由溶解性表可知，较低温度时Ba（OH）₂•8H₂O易析出，且四种物质中相同温度时Ba（OH）₂•8H₂O的溶解度最小易得到；
（3）滤液1中加入CuO粉末，可直接得到含Ba（OH）₂•8H₂O晶体和CuS的浊液，则由反应物与生成物书写化学反应；该浊液加热到80℃左右浓缩，趁热过滤，减少晶体的损失．

解答 解：（1）①BaSO₄（s）+2C（s）=2CO₂（g）+BaS（s）△H1=+226.2 kJ/mol
②C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H2=+172.5kJ/mol，
则由盖斯定律可知①+②×4得到BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g），
△H=+226.2 kJ/mol+4×（+172.5kJ/mol）=+571.2kJ/mol，
故答案为：+571.2；
（2）途径1中氯化钡与碳酸钠反应生成碳酸钡沉淀，则得到固体1的离子方程式是CO₃^2-+Ba²⁺=BaCO₃↓，碳酸钡灼烧生成BaO，与水反应生成Ba（OH）₂•8H₂O，则固体2与水反应的化学方程式是BaO+9H₂O=Ba（OH）₂•8H₂O；
途径2中，由溶解性表可知，较低温度时Ba（OH）₂•8H₂O易析出，且四种物质中相同温度时Ba（OH）₂•8H₂O的溶解度最小易得到，则过滤时的最佳温度是20℃或常温，因20℃时4种物质中Ba（OH）₂•8H₂O溶解度最小，
故答案为：CO₃^2-+Ba²⁺=BaCO₃↓；BaO+9H₂O=Ba（OH）₂•8H₂O；20℃或常温；20℃时4种物质中Ba（OH）₂•8H₂O溶解度最小；
（3）滤液1中加入CuO粉末，可直接得到含Ba（OH）₂•8H₂O晶体和CuS的浊液，反应为BaS+CuO+9H₂O=Ba（OH）₂•8H₂O+CuS，趁热过滤的原因是为减少过滤过程中Ba（OH）₂•8H₂O的损失，
故答案为：BaS+CuO+9H₂O=Ba（OH）₂•8H₂O+CuS；减少过滤过程中Ba（OH）₂•8H₂O的损失．

点评 本题考查物质分离提纯方法和综合应用，为高频考点，把握物质的性质、表格数据分析及混合物分离方法和原理为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．