Question

10．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：

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

已知：K_sp（BaC₂O₄）=1.6×10^-7，K_sp（CaC₂O₄）=2.3×10^-9
（1）實驗室用37%的鹽酸配制1mol/L鹽酸，下列儀器中，不需要使用的是d
a．容量瓶     b．量筒      c．燒杯     d．滴定管
為了加快毒重石的酸浸速率，可以采取的措施有研磨成粉、加熱、攪拌等（至少兩條）．
（2）加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH=8的目的是使Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀而除去．濾渣Ⅱ中含Mg（OH）₂、Ca（OH）₂（填化學式）．加入H₂C₂O₄時應避免過量，原因是H₂C₂O₄過量會導致形成BaC₂O₄沉淀，產(chǎn)品產(chǎn)量減少．
（3）操作Ⅳ的步驟是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾．
（4）利用間接酸堿滴定法可測定Ba²⁺的含量，實驗分兩步進行．
已知：2CrO₄^2-+2H⁺=Cr₂O₇^2-+H₂O；Ba²⁺+CrO₄^2-=BaCrO₄↓
步驟Ⅰ：移取x mL一定濃度的Na₂CrO₄溶液于錐形瓶中，加入酸堿指示劑，用b mol•L^-1鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸體積為V₀mL．
步驟Ⅱ：移取y mL BaCl₂溶液于錐形瓶中，加入x mL與步驟Ⅰ相同濃度的Na₂CrO₄溶液，待Ba²⁺完全沉淀后，再加入酸堿指示劑，用b mol•L^-1鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸的體積為V₁mL．通過計算，氯化鋇溶液濃度為$\frac{（V{\;}_{0}-{V}_{1}）b}{y}$ mol•L^-1（用含字母的式子表示）．

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：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，過濾，得到BaCl₂•2H₂O，
（1）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；為了加快毒重石的酸浸速率，可以研磨成粉、加熱、攪拌，增大反應速率；
（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）操作Ⅳ是從氯化鋇溶液中獲得氯化鋇晶體，可以通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到；
（4）利用簡潔酸堿滴定法可測定Ba²⁺的含量，實驗分兩步進行，根據(jù)Ba²⁺+CrO₄^2-═BaCrO₄↓、2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂0，與Ba²⁺反應的CrO₄^2-的物質(zhì)的量為總鹽酸的物質(zhì)的量減去過量的鹽酸，據(jù)此計算出BaCl₂溶液的濃度．

解答 解：（1）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，所以要用量筒，且需使用燒杯作為容器稀釋，玻璃棒攪拌，不用的是滴定管，故選d，為了加快毒重石的酸浸速率，可以研磨成粉、加熱、攪拌等，增大反應速率，
故答案為：d；研磨成粉、加熱、攪拌等；
（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時應避免過量，防止CaC₂O₄沉淀完全后，過量的H₂C₂O₄會導致生成BaC₂O₄沉淀，產(chǎn)品的產(chǎn)量減少，
故答案為：使Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀而除去；Mg（OH）₂、Ca（OH）₂；H₂C₂O₄過量會導致形成BaC₂O₄沉淀，產(chǎn)品產(chǎn)量減少；
（3）操作Ⅳ是從氯化鋇溶液中獲得氯化鋇晶體，可以通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（4）步驟Ⅱ：待Ba²⁺完全沉淀后，再加入酸堿指示劑，用b mol•L^-1鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸的體積為V₁mL，則發(fā)生2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂0 的鹽酸的物質(zhì)的量為：V₁×10^-3×bmol，步驟Ⅰ：用b mol•L^-1鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸體積為V₀mL，加入的總鹽酸的物質(zhì)的量：V₀×10^-3×bmol，Ba²⁺+CrO₄^2-═BaCrO₄↓，與Ba²⁺反應的CrO₄^2-的物質(zhì)的量為V₀×10^-3×bmol-V₁×10^-3×bmol=（V₀-V₁）b×10^-3mol，步驟Ⅱ：移取y mLBaCl₂溶液于錐形瓶中，所以BaCl₂溶液的濃度為：$\frac{（V{\;}_{0}-V{\;}_{1}）b×10{\;}^{-3}}{y×10{\;}^{-3}}$mol/L=$\frac{（V{\;}_{0}-{V}_{1}）b}{y}$mol/L，若步驟Ⅱ中滴加鹽酸時有少量待測液濺出，V₁減小，則Ba²⁺濃度測量值將偏大，
故答案為：$\frac{（V{\;}_{0}-{V}_{1}）b}{y}$．

點評 本題考查了實驗室利用毒重石制備BaCl₂•2H₂O的設計方法，側(cè)重考查影響反應速率的因素、實驗基本操作、沉淀溶解平衡的應用等知識，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．