Question

【題目】氟化鋇可用于制造電機(jī)電劇、光學(xué)玻璃、光導(dǎo)纖維、激光發(fā)生器。以鋇礦粉(主要成分為BaCO3， 含有SiO2、Fe2+、Mg2+等雜質(zhì))為原料制備氟化鋇的流程如下：

已知：常溫下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分別是3.4、12.4。

(1)濾渣A的化學(xué)式為_________________。

(2)濾液1加H2O2氧化的過程中主要反應(yīng)的離子方程式為__________________。

(3)加20%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH=12.5，得到濾渣C的主要成分是___________。

(4)濾液3加入鹽酸酸化后再經(jīng)__________、冷卻結(jié)晶、__________、洗滌、真空干燥等一系列操作后得到BaCl2·2H2O。

(5)常溫下，用BaCl2·2H2O配制成0.2mol·L-1水溶液與等濃度的氟化銨溶液反應(yīng)，可得到氯化鋇沉淀。 已知Ksp(BaF2)=1.84×l0-7，當(dāng)鋇離子完全沉淀時(shí)(即鋇離子濃度≤10-5mol·L-1)，溶液中氟離子濃度至少是____________mol·L-1。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字，已知=1.36)

(6)已知：Ksp(BaCO3)=2.58×10-9，Ksp(BaSO4)=1.07×10-9。將氯化鋇溶液滴入等物質(zhì)的置濃度的硫酸鈉和碳酸鈉的混合溶液中，當(dāng)BaCO3開始沉淀時(shí)，溶液中=___________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】SiO2 H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O Mg(OH)2 加熱濃縮 過濾 0.136 24.1

【解析】

鋇礦粉的主要成分BaCO3(含有SiO2、Fe2+、Mg2+等)，加鹽酸溶解，碳酸鋇和鹽酸反應(yīng)：BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O，過濾除去不溶物SiO2，濾液中加入H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，再加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀過濾除去，溶液中主要含Mg2+、Ba2+，加20%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH=12.5，沉淀鎂離子，過濾，濾液中加入鹽酸酸化，再通過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾等操作得到BaCl22H2O晶體，將晶體與NH4F溶液反應(yīng)制備氟化鋇，據(jù)此分析解答。

(1)鋇礦粉的主要成分BaCO3(含有SiO2、Fe2+、Mg2+等)，加鹽酸溶解，SiO2不溶于鹽酸，過濾，因此濾渣A為SiO2；

(2)加過氧化氫的目的是氧化亞鐵離子為鐵離子，便于除去，反應(yīng)為：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；

(3)濾液2的金屬離子為Mg2+、Ba2+，加20%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH=12.5，使Mg2+轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀，故濾渣C為Mg(OH)2；

(4)濾液3中加入鹽酸酸化，再通過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾等操作得到BaCl22H2O晶體；

(5)BaCl22H2O晶體與NH4F溶液反應(yīng)制備氟化鋇，反應(yīng)物為：Ba2++2F-=BaF2↓，已知Ksp(BaF2)=1.84×10-7，當(dāng)鋇離子完全沉淀時(shí)（即鋇離子濃度≤10-5mol/L），至少需要的氟離子濃度是c(F-)==mol/L=0.136mol/L；

(6)將氯化鋇溶液滴入等物質(zhì)的量濃度的硫酸鈉和碳酸鈉混合液中，當(dāng)BaCO3開始沉淀時(shí)，溶液中===24.1。