Question

11．鋇鹽行業(yè)生產(chǎn)中排出大量的鋇泥，鋇泥主要含有BaCO₃、BaSiO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂ 即鐵酸鋇等四種物質(zhì)．某主要生產(chǎn)BaCl₂、BaCO₃、BaSO₄的化工廠利用鋇泥制取Ba（NO₃）₂，其部分工藝流程如下：（已知Fe³⁺變成Fe（OH）₃沉淀所需pH范圍為pH=4～5）

（1）酸溶后溶液中pH=1，Ba（FeO₂）₂與HNO₃的反應(yīng)化學(xué)方程式為Ba（FeO₂）₂+8HNO₃=Ba（NO₃）₂+2Fe（ NO₃）₃+4H₂O．
（2）酸溶時(shí)通�？刂品磻�(yīng)溫度不超過(guò)70℃，且不使用濃硝酸，原因是防止反應(yīng)速率過(guò)快、濃HNO₃易揮發(fā)、分解．
（3）該廠結(jié)合本廠實(shí)際，選用的X為BaCO₃（填化學(xué)式）；中和Ⅰ使溶液中Fe³⁺、H⁺的濃度減少（填離子符號(hào)，中和Ⅰ引起的溶液體積變化可忽略）

Answer 1

分析 鋇泥主要含BaCO₃、BaSiO₃、Ba（FeO₂）₂等，加入硝酸，在容器中充分溶解，可生成硝酸鋇，過(guò)濾后濾液中含有鐵離子、鋇離子等，且溶液呈酸性，可加入碳酸鋇，調(diào)節(jié)溶液pH=4～5，使鐵離子水解生成Fe（OH）₃沉淀，過(guò)濾后廢渣為Fe（OH）₃，濾液中含有硝酸、硝酸鋇等，加入氫氧化鋇中和得到硝酸鋇溶液，經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、過(guò)濾可得到硝酸鋇晶體，母液中含有硝酸鋇，過(guò)濾得到的固體洗滌后除去廢渣，濾液重新加入酸溶步驟充分利用．
（1）Ba（FeO₂）₂中Fe元素是+3價(jià)，鋇元素為+2價(jià)，與HNO₃反應(yīng)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)；
（2）溫度越高反應(yīng)速率越快，故控制溫度不超過(guò)70℃是為了防止反應(yīng)速率過(guò)快，且濃硝酸越濃越易分解，溫度高既易揮發(fā)，也易分解，故不用濃硝酸．
（3）X既要能中和硝酸，又不產(chǎn)生新雜質(zhì)，結(jié)合本廠實(shí)際，故可用BaCO₃；中和Ⅰ使溶液中的Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀、H⁺濃度減�。�

解答 解：（1）Ba（FeO₂）₂中Fe元素是+3價(jià)，鋇元素為+2價(jià)，故Ba（FeO₂）₂與硝酸不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O，
故答案為：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O；
（2）酸溶時(shí)控制反應(yīng)溫度不超過(guò)70℃，是為了防止溫度過(guò)高，反應(yīng)速率太快；不使用濃硝酸，是因?yàn)闈釮NO₃不穩(wěn)定，易分解，4HNO₃$\frac{\underline{\;光\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，易揮發(fā)，
故答案為：防止反應(yīng)速率過(guò)快，濃HNO₃易揮發(fā)、分解；
（3）加入X調(diào)節(jié)溶液的pH=4～5，則X應(yīng)能消耗H⁺，結(jié)合工廠主要生產(chǎn)BaCl₂、BaCO₃、BaSO₄的實(shí)際情況，可選用BaCO₃；中和后溶液中H⁺濃度減小，pH在4～5時(shí)，F(xiàn)e³⁺也完全沉淀，故Fe³⁺濃度也減小，
故答案為：BaCO₃；Fe³⁺、H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查利用鋇泥制取Ba（NO₃）₂工藝流程，涉及反應(yīng)化學(xué)方程式書寫、化學(xué)反應(yīng)條件控制的原理、生產(chǎn)流程的作用等，掌握相關(guān)元素化合物性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系是解答關(guān)鍵，綜合考查學(xué)生對(duì)新信息的處理能力、分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，題目難度中等，注意把握實(shí)驗(yàn)原理和方法．