Question

9．鋇鹽生產中排出大量的鋇泥[主要含FeCO₃、BaSO₃等]，某主要生產BaCO₃的化工廠利用鋇泥制取Ba（NO₃）₂•H₂O晶體，其部分工藝流程如下：
已知：①Fe（OH）₃和Fe（OH）₂完全沉淀時，溶液的pH分別為3.7和9.7．
②Ba（NO₃）₂•H₂O在熱水中溶解度較大，在冷水中溶解度較�。�
（1）在酸溶時使用的質量分數21%HNO₃（密度是1.12g/cm³），則該硝酸的物質的量濃度為3.73mol/L．（保留三位有效數字）
（2）在酸溶時BaSO₃與硝酸發(fā)生氧化還原反應，請寫出該反應的離子方程式為3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-=3BaSO₄+2NO↑+H₂O．
（3）加入適量的X，調節(jié)pH=4～5的目的是使Fe³⁺完全沉淀為Fe（OH）₃．該廠結合本廠實際，選用的X為d（填字母代號）．
a．BaCl₂  b．Ba（OH）₂  c．Ba（NO₃）₂   d．BaCO₃
（4）將溶液C經過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾后獲得Ba（NO₃）₂•H₂O晶體，在實驗室完成過濾操作，需要使用的硅酸鹽儀器有燒杯、膠頭滴管和漏斗、玻璃棒．
（5）獲得Ba（NO₃）₂•H₂O晶體后的母液應循環(huán)到容器（填“a”、“b”或“c”）c中．
（6）某溶液中含有CO₃^2-、SO₄^2-等離子，取一定量的該溶液，向其中滴加BaCl₂溶液，當BaCO₃開始沉淀時，溶液中$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=0.022（結果保留兩位有效數字），已知K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10，K_sp（BaCO₃）=5.1×10^-9．
（7）稱取wgBa（NO₃）₂•H₂O晶體樣品溶于蒸餾水，加入足量的硫酸，充分反應后，過濾、洗滌、干燥、稱得沉淀質量為mg，則該晶體的純度為$\frac{279m}{233w}$×100%（相對分子質量：Ba（NO₃）₂•H₂O為279，BaSO₄為233）．

Answer 1

分析 鋇泥[主要含FeCO₃、BaSO₃等]，加入過量稀硝酸，在a容器中充分溶解，過濾后可得濾渣1為硫酸鋇，濾液A中含有鐵離子、鋇離子等，且溶液呈酸性，調節(jié)溶液pH=4～5時，使鐵離子水解生成Fe（OH）₃沉淀，過濾后廢渣2為Fe（OH）₃，濾液B中含有硝酸、硝酸鋇等，加入氫氧化鋇中和得到硝酸鋇溶液，經蒸發(fā)、濃縮、過濾可得到硝酸鋇晶體，母液中含有硝酸鋇，
（1）根據$c=\frac{1000ρω}{M}$可計算出硝酸的濃度；
（2）BaSO₃與硝酸發(fā)生氧化還原反應生成一氧化氮和硫酸鋇沉淀，根據電荷守恒和元素守恒書寫離子方程式；
（3）調節(jié)溶液pH=4～5時，使鐵離子水解生成Fe（OH）₃沉淀，X既要能中和硝酸，又不產生新雜質，結合本廠實際，故可用BaCO₃；
（4）根據過濾的操作所用到的儀器判斷；
（5）根據母液中的成分判斷；
（6）根據$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{Ksp（BaC{O}_{3}）}$計算；
（7）根據沉淀硫酸鋇的質量，結合方程式計算求出硝酸鋇的質量，再求樣品的純度．

解答 解：鋇泥[主要含FeCO₃、BaSO₃等]，加入過量稀硝酸，在a容器中充分溶解，過濾后可得濾渣1為硫酸鋇，濾液A中含有鐵離子、鋇離子等，且溶液呈酸性，調節(jié)溶液pH=4～5時，使鐵離子水解生成Fe（OH）₃沉淀，過濾后廢渣2為Fe（OH）₃，濾液B中含有硝酸、硝酸鋇等，加入氫氧化鋇中和得到硝酸鋇溶液，經蒸發(fā)、濃縮、過濾可得到硝酸鋇晶體，母液中含有硝酸鋇，
（1）根據$c=\frac{1000ρω}{M}$可知硝酸的濃度為c=$\frac{1000×1.12×21%}{63}$mol/L=3.73 mol/L，
故答案為：3.73 mol/L；
（2）BaSO₃與硝酸發(fā)生氧化還原反應生成一氧化氮和硫酸鋇沉淀，反應的離子方程式為3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-=3BaSO₄+2NO↑+H₂O，
故答案為：3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-=3BaSO₄+2NO↑+H₂O；
（3）調節(jié)溶液pH=4～5時，使鐵離子水解生成Fe（OH）₃沉淀，X既要能中和硝酸，又不產生新雜質，結合工廠實際，應該用BaCO₃來調節(jié)pH，故選d，
故答案為：使Fe³⁺完全沉淀為Fe（OH）₃；d；
（4）過濾操作，需要使用的硅酸鹽儀器有燒杯、膠頭滴管和 漏斗、玻璃棒，
故答案為：漏斗、玻璃棒；
（5）通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾，得到硝酸鋇晶體，剩余的濾液中仍含有少量的Ba（NO₃）₂，所以含有Ba（NO₃）₂的母液應該，循環(huán)到容器c中，
故答案為：c；
（6）根據$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{Ksp（BaC{O}_{3}）}$可知，$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=$\frac{1.1×10{\;}^{-10}}{5.1×10{\;}^{-9}}$=0.022，
故答案為：0.022；
（7）稱取w克晶體溶于蒸餾水，加入足量的硫酸，充分反應后，過濾、洗滌、干燥，稱量沉淀質量為m克，其發(fā)生的反應為：Ba（NO₃）₂+H₂SO₄=BaSO₄+2HNO₃，
設參加反應的Ba（NO₃）₂為xg，
   Ba（NO₃）₂•H₂O+H₂SO₄=BaSO₄+2HNO₃
    279               233
     x                 mg
則 $\frac{279}{x}$=$\frac{233}{mg}$，解得x=$\frac{279m}{233}$，所以該Ba（NO₃）₂•H₂O的純度為$\frac{\frac{279m}{233}}{w}$×100%=$\frac{279m}{233w}$×100%，
故答案為：$\frac{279m}{233w}$×100%．

點評 本題以鋇泥制取Ba（NO₃）₂•H₂O晶體為載體，綜合考查學生對新信息的處理能力、分析能力和實驗能力，題目難度中等，注意把握實驗原理和方法．