Question

【題目】某礦石的主要成分為BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質(zhì))，實驗室利用該礦石制備BaCl22H2O的流程如圖，且三次濾渣的主要成分各不相同：

如表為常溫時各離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀時的pH：

	Fe3+	Mg2+	Ca2+
開始沉淀時的pH	1.9	9.1	11.9
完全沉淀時的pH	3.2	11.1	13.9

(1)用15%鹽酸浸取前需充分研磨，目的是______。

(2)濾渣Ⅰ的主要成分為______；加入NaOH調(diào)pH的范圍為______；加入H2C2O4時應(yīng)避免過量的原因是______。[已知難溶物質(zhì)：Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7，Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9]

(3)已知：25℃時，Ksp(BaCO3)=5.4×10-9，Ksp(CaCO3)=2.7×10-9。向CaCO3固體的溶液中加入高濃度的BaCl2溶液，有BaCO3沉淀生成，請寫出該反應(yīng)的離子方程式______，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______。

(4)取制得的BaCl22H2O(含少量雜質(zhì))2.5g配成100mL溶液，取10.00mL該溶液于燒杯中，加入足量(NH4)2C2O4溶液，過濾，洗滌，將得到的BaC2O4沉淀用過量稀硫酸溶液溶解，過濾除去BaSO4沉淀，將所得的H2C2O4溶液移入錐形瓶，用0.05mol/L高錳酸鉀標準液滴定至終點。

已知：Ba2++C2O42-═BaC2O4↓

BaC2O4+2H++SO42-═BaSO4↓+H2C2O4

5H2C2O4+2MnO4-+16H+═10CO2↑+2Mn2++8H2O

①滴定中盛放高錳酸鉀標準液的儀器為______，滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，錐形瓶中溶液顏色______，即說明達到滴定終點。

②若滴定前滴定管的讀數(shù)為1.80mL，滴定終點時滴定管中液面如圖，請計算BaCl22H2O的純度為______(保留3位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，使反應(yīng)速率加快 Fe(OH)3 11.1＜pH＜11.9 H2C2O4過量會導(dǎo)致生成BaC2O4沉淀，BaCl22H2O的產(chǎn)量減少 CaCO3(s)+Ba2+(aq) BaCO3(s)+Ca2+(aq) 0.5 酸式滴定管 由無色變?yōu)榧t色，且半分鐘不褪色 97.6%

【解析】

制備BaCl22H2O的流程：礦石的主要成分BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質(zhì))，加鹽酸溶解，碳酸鋇和鹽酸反應(yīng)：BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O，加入氨水，調(diào)節(jié)pH為8，Fe3+完全沉淀時的pH為3.2，只有Fe3+完全沉淀，濾渣Ⅰ為Fe(OH)3，溶液中主要含Ca2+、Mg2+、Ba2+，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=12.5，Ca2+完全沉淀時的pH為13.9，Mg2+完全沉淀時的pH為11.1，因此Mg2+完全沉淀，Ca2+部分沉淀，濾渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2；溶液中主要含Ca2+、Ba2+，加入H2C2O4，得到濾渣ⅢCaC2O4↓，除去Ca2+，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶得到BaCl22H2O，據(jù)此分析解答。

(1)化學(xué)反應(yīng)的速率與反應(yīng)物的接觸面積有關(guān)，礦石用鹽酸浸取前需充分研磨，可以增大反應(yīng)物的接觸面積，增大反應(yīng)速率，故答案為：增大接觸面積，使反應(yīng)速率加快；

(2)根據(jù)上述Fe3+完全沉淀時的pH為3.2，加入氨水，調(diào)pH為8，Fe3++3NH3H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+，Fe3+完全沉淀，濾渣I為Fe(OH)3，若要除去Mg2+和Fe3+，則需要使Fe3+和Mg2+完全形成沉淀，但同時不能沉淀Ca2+，根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，應(yīng)調(diào)節(jié)pH范圍在11.1＜pH＜11.9；溶液中主要含Ca2+、Ba2+，Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7，Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9，易形成CaC2O4沉淀，加入H2C2O4時應(yīng)避免過量，防止CaC2O4沉淀完全后，過量的H2C2O4會導(dǎo)致生成BaC2O4沉淀，使產(chǎn)品的產(chǎn)量減少，故答案為：Fe(OH)3；11.1＜pH＜11.9；H2C2O4過量會導(dǎo)致生成BaC2O4沉淀，BaCl22H2O的產(chǎn)量減少；

(3)向有CaCO3固體的溶液中加入高濃度的BaCl2溶液，有BaCO3沉淀生成，發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化，由CaCO3轉(zhuǎn)化為BaCO3，則反應(yīng)的離子方程式為CaCO3(s)+Ba2+(aq) BaCO3(s)+Ca2+(aq)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為K====0.5，故答案為：CaCO3(s)+Ba2+(aq) BaCO3(s)+Ca2+(aq)；0.5；

(4)①高錳酸鉀溶液具有氧化性，只能盛放在酸式滴定管中；高錳酸根離子被還原生成的錳離子為無色，當?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液，錐形瓶內(nèi)的顏色由無色變?yōu)榧t色，且半分鐘不褪色，說明達到滴定終點，故答案為：酸式滴定管；由無色變?yōu)榧t色，且半分鐘不褪色；

②滴定管示數(shù)從上到下示數(shù)不斷增大，根據(jù)圖示，滴定管讀數(shù)為9.80mL，消耗KMnO4溶液體積為8.00mL，設(shè)BaCl22H2O的純度為α，

5BaCl22H2O～5H2C2O4～2KMnO4

5×244g 2mol

2.5gα 0.05mol/L×8×10-3×L

=，解得：α=97.6%，故答案為：97.6%。