Question

自然界的礦物中有一種重晶石礦的主要成分是BaSO₄，它不溶于任何酸、堿和水，純凈的硫酸鋇可供醫(yī)療等方面應用，某同學用重晶石和焦炭為原料，制取純凈硫酸鋇，部分流程如下（設礦物中雜質不與焦炭反應，也不溶于水）：

（1）步驟①中，哪些元素的化合價升高，哪些元素化合價降低？______，
（2）步驟②中溶液A中溶質的化學式：______；
（3）寫出利用溶液A中的溶質為主要原料制取BaSO₄的化學方程式：______．
（4）步驟②產生有毒氣體H₂S，應加以改進，為使實驗既不產生H₂S又能獲得純凈BaSO₄，請你提出改進意見．______；
有關反應的化學方程式是______．

Answer 1

（1）雜質不參與反應，因此不考慮雜質中的元素；而反應前BaSO₄與C中Ba、S、O、C元素的化合價分別為+2、+6、-2、0，反應后BaS、CO中Ba、S、O、C元素的化合價分別為+2、-2、-2、+2，因此可判斷碳元素化合價由0升高至+2，而硫元素的化合價由+6降低至-2；
（2）硫化鋇與鹽酸反應生成硫化氫氣體，可判斷反應的化學方程式為BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑，因此該步反應中所得溶液A中溶質為氯化鋇，其化學式為BaCl₂；
（3）利用氯化鋇能與硫酸鈉等發(fā)生復分解反應生成硫酸鋇的氯化鈉的轉化關系，可使用氯化鋇與硫酸鈉反應，反應的化學方程式為BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl；
（4）利用硫化鋇這種鹽與可溶解性硫酸鹽能生成硫酸鋇和另一種鹽，既可避免與鹽酸反應放出有毒氣體硫化氫又可直接轉化為硫酸鋇，因此可采取在步驟②中加入硫酸鈉，反應后過濾并洗滌除去附在固體表面的溶液，得到較為純凈的硫酸鋇，反應的化學方程式為BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S；
故答案為：
（1）碳元素化合價升高，硫元素化合價降低；
（2）BaCl₂；
（3）BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl；
（4）可在步驟②中加入Na₂SO₄，然后過濾，洗滌后可得純凈BaSO₄； BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S．