Question

3．毒重石的主要成分BaCO₃（含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺等雜質(zhì)），實驗室利用毒重石制備BaCl₂•2H₂O的流程如圖1：
（1）毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是增大接觸面積從而使反應(yīng)速率加快．實驗室用37%的鹽酸配置15%的鹽酸，除量筒外還需使用下列儀器中的ac．
a．燒杯    b．容量瓶    c．玻璃棒      d．滴定管
（2）

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

加入NH₃•H₂O調(diào)節(jié)pH=8可除去Fe³⁺（填離子符號），濾渣Ⅱ中含Mg（OH）₂、Ca（OH）₂（填化學(xué)式）．加入H₂C₂O₄時應(yīng)避免過量，原因是H₂C₂O₄過量會導(dǎo)致生成BaC₂O₄沉淀，產(chǎn)品的產(chǎn)量減少．
已知：Ksp（BaC₂O₄）=1.6×10^-7，Ksp（CaC₂O₄）=2.3×10^-9
（3）實驗室需要0.1mol•L^-1NaOH溶液450mL和0.5mol•L^-1硫酸溶液500mL．根據(jù)這兩種溶液的配制情況回答下列問題：
①如圖2所示的儀器中配制溶液肯定不需要的是A、C（填序號），配制上述溶液還需用到的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒（填儀器名稱）．
②下列操作中，容量瓶所不具備的功能有BCE（填序號）．
A．配制一定體積準確濃度的標準溶液
B．貯存溶液
C．測量容量瓶規(guī)格以下的任意體積的液體
D．準確稀釋某一濃度的溶液
E．用來加熱溶解固體溶質(zhì)
③根據(jù)計算用托盤天平稱取NaOH的質(zhì)量為2.0g．在實驗中其他操作均正確，若定容時仰視刻度線，則所得溶液濃度小于0.1mol•L^-1（填“大于”“等于”或“小于”）

Answer 1

分析 制備BaCl₂•2H₂O的流程：毒重石的主要成分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)pH為8，F(xiàn)e³⁺完全沉淀時的pH為3.2，只有Fe³⁺完全沉淀，濾渣1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，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CaC₂O₄↓，除去Ca²⁺，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶得到BaCl₂•2H₂O，
（1）研磨將塊狀固體變成粉末狀，可以增大反應(yīng)物的接觸面積，增大反應(yīng)速率；溶液中質(zhì)量分數(shù)=$\frac{m（溶質(zhì)）}{m（溶液）}$×100%，實驗室用37%的鹽酸配置15%的鹽酸，需量取濃鹽酸的體積和水的體積，且需使用燒杯作為容器稀釋，玻璃棒攪拌；
（2）根據(jù)流程圖和表中數(shù)據(jù)分析加入NH₃•H₂O調(diào)節(jié)pH=8可除去Fe³⁺，加入NaOH調(diào)pH=12.5，可完全除去Mg²⁺，除去部分Ca²⁺，濾渣Ⅱ中含Mg（OH）₂、Ca（OH）₂；加入過量H₂C₂O₄，易發(fā)生Ba²⁺+H₂C₂O₄═BaC₂O₄↓+2H⁺，產(chǎn)品的產(chǎn)量減少；
（3）①根據(jù)各儀器的作用選取儀器；
②容量瓶不能稀釋濃溶液、不能用于溶解固體、儲存溶液等；
③根據(jù)m=CVM計算氫氧化鈉的質(zhì)量，注意溶液的體積為500mL而不是450mL，根據(jù)C=$\frac{n}{V}$判斷．

解答 解：制備BaCl₂•2H₂O的流程：毒重石的主要成分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)pH為8，F(xiàn)e³⁺完全沉淀時的pH為3.2，只有Fe³⁺完全沉淀，濾渣1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，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CaC₂O₄↓，除去Ca²⁺，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶得到BaCl₂•2H₂O，
（1）化學(xué)反應(yīng)的速率與反應(yīng)物的接觸面積有關(guān)，毒重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，溶液中質(zhì)量分數(shù)=$\frac{m（溶質(zhì)）}{m（溶液）}$×100%，實驗室用37%的鹽酸配置15%的鹽酸，需計算出濃鹽酸的體積和水的體積，需用量筒量取，濃鹽酸稀釋為稀鹽酸，需用燒杯作為容器稀釋選擇a，玻璃棒攪拌加速溶解選擇c，
故答案為：增大接觸面積從而使反應(yīng)速率加快；ac；
（2）根據(jù)流程圖和表中數(shù)據(jù)可知：Fe³⁺完全沉淀時的pH為3.2，加入氨水，調(diào)pH為8，F(xiàn)e³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，F(xiàn)e³⁺完全沉淀，濾渣1為Fe（OH）₃，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，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⁺，K_sp（BaC₂O₄）=1.6×10^-7，K_sp（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，產(chǎn)品的產(chǎn)量減少，
故答案為：Fe³⁺；Mg（OH）₂、Ca（OH）₂；H₂C₂O₄過量會導(dǎo)致生成BaC₂O₄沉淀，產(chǎn)品的產(chǎn)量減少；
（3）①用容量瓶配制溶液，用膠頭滴管定容；還需要用到的儀器有：溶解或稀釋藥品的燒杯、攪拌或引流用的玻璃棒，
故答案為：A、C；燒杯、玻璃棒；
②容量瓶只能用來配制一定體積準確濃度的溶液，不能配制或測量容量瓶規(guī)格以下的任意體積的液體，不能稀釋或溶解藥品，不能用來加熱溶解固體溶質(zhì)，
故答案為：BCE；
③m=CVM=0.1mol/L×0.5L×40g/mol=2.0g，若定容時仰視刻度線，溶液的體積偏大，則所得溶液濃度小于0.1mol•L^-1，故答案為：2.0；小于．

點評 本題考查了實驗室利用毒重石制備BaCl₂•2H₂O的設(shè)計方法，側(cè)重考查影響反應(yīng)速率的因素、實驗基本操作、沉淀溶解平衡的應(yīng)用等知識，實驗步驟結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)分析是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．