Question

【题目】钛酸钡(BaTiO3)主要用于电子陶瓷、PTC热敏电阻、电容器等多种电子元器件的配制中。某工厂以重晶石(主要含BaSO4)为原料生产钛酸钡的工艺流程如图：

回答下列问题：

(1)利用焰色反应的原理可定性鉴别某些金属盐。灼烧钛酸钡样品时，钡的焰色为______(填标号)。

A.砖红色 B.黄绿色 C.紫色 D.黄色

(2)用Na2CO3溶液浸泡重晶石(杂质不与Na2CO3反应)，能将BaSO4转化为BaCO3，此反应的平衡常数K＝_________。(已知Kap(BaSO4)＝1.2×10－10、Kap(BaCO3)＝2.4×10－9)。

(3)流程中“混合”溶液中的钛元素在不同pH时主要以Ti(OH)＋、TiOC2O4、TiO(C2O4)23－这三种形式存在(变化曲线如图所示)。实际制备工艺中，先用氨水调节混合溶液的pH在______，再进行“沉淀”，写出该条件下生成草酸氧钛钡晶体的离子方程式：__________。

(4)检验草酸氧钛钡晶体是否洗涤干净的操作是_________。

(5)隔绝空气煅烧草酸氧钛钡晶体得到BaTiO3的同时，还能得到气体产物有H2O(g)、________；

(6)BaTiO3成品中C2O42－的含量可以用“氧化还原滴定法”测得。称取m g样品，置于烧杯中，加入50mL0.2 mol·L－1酸性高锰酸钾溶液充分反应后配制成100mL溶液，取20mL该溶液于锥形瓶中用0.1 mol·L－1的硫酸亚铁溶液进行滴定，滴定达到终点的标志是__________，重复滴定3次，平均每次消耗硫酸亚铁溶液的体积为20mL，则BaTiO3成品中C2O42－的质量分数为_________。

Answer 1

【答案】B 0.05 2.7 TiO(C2O4)22-+Ba2++nH2O＝BaTiO(C2O4)2nH2O↓ 取最后一次洗涤流出液于试管，加入少量硝酸酸化的AgNO3溶液，若试管中无白色浑浊出现，则证明已洗涤干净 CO、CO2 滴入最后一滴硫酸亚铁溶液，溶液由紫红色变为浅绿色，且半分钟不变色 %

【解析】

由制备流程可知，用饱和Na2CO3溶液处理重晶石，将BaSO4转化为易溶于酸的BaCO3，碳酸钡与盐酸反应生成氯化钡，然后氯化钡与四氯化钛、草酸和氨水反应生成BaTiO(C2O4)2nH2O沉淀，过滤、洗涤、干燥、煅烧得到BaTiO3，据此分析解答。

(1)Ba元素的焰色为绿色，Na元素焰色为黄色、K元素焰色为紫色、Ca元素焰色为砖红色，故选B；

(2)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)，该反应的平衡常数K=====0.05，故答案为：0.05；

(3)根据“沉淀”时生成草酸氧钛钡晶体中含有TiO(C2O4)22-，因此实际制备工艺中，先用氨水调节混合溶液的pH在2.7，使得钛元素主要以TiO(C2O4)22-存在；根据沉淀的化学式可知，反应的离子方程式：TiO(C2O4)22-+Ba2++nH2O＝BaTiO(C2O4)2nH2O↓，故答案为：2.7；TiO(C2O4)22-+Ba2++nH2O＝BaTiO(C2O4)2nH2O↓；

(4)BaTiO(C2O4)2nH2O沉淀表面附着氯离子，检验洗涤液中是否存在氯离子即可，故方法为：取最后一次洗涤流出液于试管，加入少量硝酸酸化的AgNO3溶液，若试管中无白色浑浊出现，则证明已洗涤干净，故答案为：取最后一次洗涤流出液于试管，加入少量硝酸酸化的AgNO3溶液，若试管中无白色浑浊出现，则证明已洗涤干净；

(5)煅烧草酸氧钛钡晶体得到BaTiO3的同时，失去结晶水生成水蒸气，草酸根离子生成二氧化碳、CO，所以生成高温下的气体产物有CO、CO2和H2O(g)，故答案为：CO、CO2；

(6)高锰酸根离子是紫红色，当滴入最后一滴硫酸亚铁溶液，溶液由紫红色变为浅绿色，且半分钟不变色，证明达到滴定终点；称取m g样品，置于烧杯中，加入50mL0.2 mol·L－1酸性高锰酸钾溶液充分反应后配制成100mL溶液，取20mL该溶液于锥形瓶中用0.1 mol·L－1的硫酸亚铁溶液进行滴定，根据2MnO4-+5C2O42－+16H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O，5Fe2++MnO4-+8H+＝5Fe3+ +Mn2++4H2O，与亚铁离子反应的高锰酸根离子的物质的量为×0.1 mol·L－×0.02L×=0.002mol，则与C2O42－反应的高锰酸根离子为0.05L×0.2 mol·L－1-0.002mol=0.008mol，则C2O42－为×0.008mol=0.02mol，则m g样品中C2O42－的质量分数为×100%=%，故答案为：滴入最后一滴硫酸亚铁溶液，溶液由紫红色变为浅绿色，且半分钟不变色；%。