Question

【題目】鈦酸鋇（BaTiO3）是一種強(qiáng)介電化合物，是電子陶瓷中使用最廣泛的材料之一，被譽(yù)為“電子陶 瓷工業(yè)的支柱”。

Ⅰ、固相合成法是鈦酸鋇的傳統(tǒng)制備方法，典型的工藝是將等物質(zhì)的量的碳酸鋇和二氧化鈦混合，在1500℃下反應(yīng) 24 小時(shí)。

（1）寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____。

（2）該工藝的優(yōu)點(diǎn)為工藝簡單，不足之處為_____。

Ⅱ、工業(yè)上還可以 BaCO3、TiCl4 為原料，采用草酸鹽共沉淀法制備草酸氧鈦鋇晶體[BaTiO（C2O4）24H2O]，再高溫煅燒制得鈦酸鋇粉末，其制備工業(yè)流程如圖所示。

（3）為提高 BaCO3 的酸浸率，可采取的措施為_____ （任答一點(diǎn)）。

（4）加入 H2C2O4 溶液時(shí)，可循環(huán)使用的物質(zhì) X 是_____。

（5）研究表明，鈦離子在不同 pH 下可以 TiO（OH）+、TiOC2O4 或 TiO（C2O4）2等形式存在（如圖），所以在制備草酸氧鈦鋇晶體時(shí)要用到氨水調(diào)節(jié)混合溶液的 pH． 請(qǐng)結(jié)合圖示信息分析，混合溶液的最佳 pH 為_____左右。

（6）高溫煅燒草酸氧鈦鋇晶體[BaTiO（C2O4）24H2O]得到 BaTiO3 的同時(shí)，生成高溫氣體產(chǎn)物有 CO、_____和_____。成都七中某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室里模擬“高溫煅燒”操作時(shí)所使用的陶瓷儀器有_____。

（7）將 TiCl4 水解產(chǎn)物加熱脫水可生成 TiO2，寫出 TiCl4 水解的化學(xué)方程式：_____。

Answer 1

【答案】BaCO3+TiO2BaTiO3+CO2↑ 高溫煅燒能耗大，對(duì)設(shè)備要求高 將碳酸鋇固體粉碎、攪拌、適當(dāng)升溫等 HCl 3 CO2 H2O(g) 坩堝、泥三角 TiCl4+(2+x)H2O＝TiO2xH2O↓+4HCl

【解析】

Ⅰ、反應(yīng)在高溫下進(jìn)行，消耗能源較多，涉及反應(yīng)為BaCO3+TiO2BaTiO3+CO2↑；

Ⅱ、由制備流程可知，碳酸鋇與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇，然后氯化鋇與四氯化碳、草酸反應(yīng)生成BaTiO(C2O4)24H2O，過濾、洗滌、干燥、煅燒得到BaTiO3，以此解答該題。

Ⅰ、（1）涉及反應(yīng)為BaCO3+TiO2BaTiO3+CO2↑，

故答案為：BaCO3+TiO2BaTiO3+CO2↑；

（2）反應(yīng)在高溫下進(jìn)行，消耗能源較多，對(duì)設(shè)備要求高，

故答案為：高溫煅燒能耗大，對(duì)設(shè)備要求高；

Ⅱ、（3）為提高 BaCO3 的酸浸率，可將碳酸鋇固體粉碎、攪拌、適當(dāng)升溫等，

故答案為：將碳酸鋇固體粉碎、攪拌、適當(dāng)升溫等；

（4）酸浸時(shí)消耗HCl、生成草酸氧鈦鋇時(shí)生成HCl，所以能循環(huán)的物質(zhì)X是HCl，

故答案為：HCl；

（5）由圖象可知pH＝3時(shí)TiO(C2O4)2含量較高，

故答案為：3；

（6）BaTiO(C2O4)24H2O煅燒，發(fā)生分解反應(yīng)，由元素守恒可知，生成高溫下的氣體產(chǎn)物有CO、CO2、H2O(g)，煅燒時(shí)需要坩堝、泥三角等陶瓷儀器，

故答案為：CO2；H2O(g)；坩堝、泥三角；

（7）TiCl4水解生成TiO2xH2O，同時(shí)生成HCl，水解方程式為：TiCl4+(2+x)H2O＝TiO2xH2O↓+4HCl，

故答案為：TiCl4+(2+x)H2O＝TiO2xH2O↓+4HCl。