Question

【题目】BaCl2可用于电子、仪表等工业。以毒重石(主要成分BaCO3，含少量CaCO3、MgSO4、Fe2O3、SiO2等杂质)为原料，模拟工业提取BaCl2·2H2O的流程如下:

已知:（1）Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7，Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9

（2）离子浓度小于至1×10-5认为沉淀完全。

	Ca2+	Mg2+	Fe3+
开始沉淀时的pH	11.9	9.1	1.9
完全沉淀时的pH	13.9	11.0	3.7

(1)滤渣I的成分为________(填化学式)，过滤所需玻璃仪器有______________。

(2)加入NaOH溶液后所得滤液III中，含有的Mg2+浓度为_____；加入H2C2O4时应避免过量，其原因是__________________________________。

(3)BaCl2母液中除了含有Ba+、Cl-外，还含有大量的______(填离子符号)。有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿虚线进行循环使用，请分析在实际工业生产中是否可行，_______(填“可行”或“不可行”)，理由是_______________________。

(4)滤渣III是结石的主要成分，现将滤渣III 经过洗涤干燥后在有氧环境下进行热重分析，取146.0g灼烧，所得参数如下表。

溫度(℃)	常温	190200	470480
质量(g)	146.0	128.0	100.0

滤渣III 的成分是__________(填化学式)；200~470℃时发生反应的化学方程式为___________。

Answer 1

【答案】 SiO2、BaSO4 玻璃棒、烧杯、漏斗 1.0×10-8mol/L 防止生成BaC2O4 Na+ 不可行 母液中的NaCl浓度会越来越大，最终产品纯度降低 CaC2O4·H2O 2CaC2O4+O2 2CaCO3+2CO2

【解析】毒重石(主要成分BaCO3，含少量CaCO3、MgSO4、Fe2O3、SiO2等杂质)加入盐酸溶解，生成氯化钙、氯化镁、氯化钡和氯化铁，且少量硫酸根与钡离子反应生成硫酸钡，滤渣Ⅰ为SiO2、BaSO4；加入氢氧化钠调节pH=12.5，铁离子、镁离子转化为氢氧化镁、氢氧化铁沉淀进入滤渣Ⅱ，滤液为氯化钡和氯化钙，加入草酸反应生成草酸钙沉淀，即滤渣Ⅲ为草酸钙；滤液Ⅲ蒸发浓缩、冷却结晶得到氯化钡晶体。(1)滤渣I的成分为SiO2、BaSO4，过滤所需玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗；(2)镁离子完全沉淀的pH=11，则Ksp[Mg(OH)2] =c(Mg2+)c2(OH-)=10-5 (10-3)2=1.0×10-11，当pH=12.5时，c(OH-)=10-1.5mol/L，Ksp[Mg(OH)2] =c(Mg2+)c2(OH-)=c(Mg2+) (10-1.5)2=1.0×10-11，加入NaOH溶液后所得滤液III中，含有的Mg2+浓度为1.0×10-8mol/L；加入H2C2O4时应避免过量，其原因是防止生成BaC2O4 ;(3)BaCl2母液中除了含有Ba+、Cl-外，过程中加入氢氧化钠，故还含有大量的Na+。有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿虚线进行循环使用，在实际工业生产中不可行，因为母液中的NaCl浓度会越来越大，最终产品纯度降低；(4)根据上面分析可知，滤渣III的成分是CaC2O4·H2O；根据CaC2O4和CaCO3的相对分子质量分别为146、100，200~470℃时发生反应生成物为碳酸钙和二氧化碳，反应的化学方程式为2CaC2O4+O2 2CaCO3+2CO2。