Question

【題目】鈦酸鋇(BaTiO3)主要用于電子陶瓷、PTC熱敏電阻、電容器等多種電子元器件的配制中。某工廠以重晶石(主要含BaSO4)為原料生產(chǎn)鈦酸鋇的工藝流程如圖：

回答下列問題：

(1)利用焰色反應(yīng)的原理可定性鑒別某些金屬鹽。灼燒鈦酸鋇樣品時，鋇的焰色為______(填標(biāo)號)。

A.磚紅色 B.黃綠色 C.紫色 D.黃色

(2)用Na2CO3溶液浸泡重晶石(雜質(zhì)不與Na2CO3反應(yīng))，能將BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_________。(已知Kap(BaSO4)＝1.2×10－10、Kap(BaCO3)＝2.4×10－9)。

(3)流程中“混合”溶液中的鈦元素在不同pH時主要以Ti(OH)＋、TiOC2O4、TiO(C2O4)23－這三種形式存在(變化曲線如圖所示)。實際制備工藝中，先用氨水調(diào)節(jié)混合溶液的pH在______，再進(jìn)行“沉淀”，寫出該條件下生成草酸氧鈦鋇晶體的離子方程式：__________。

(4)檢驗草酸氧鈦鋇晶體是否洗滌干凈的操作是_________。

(5)隔絕空氣煅燒草酸氧鈦鋇晶體得到BaTiO3的同時，還能得到氣體產(chǎn)物有H2O(g)、________；

(6)BaTiO3成品中C2O42－的含量可以用“氧化還原滴定法”測得。稱取m g樣品，置于燒杯中，加入50mL0.2 mol·L－1酸性高錳酸鉀溶液充分反應(yīng)后配制成100mL溶液，取20mL該溶液于錐形瓶中用0.1 mol·L－1的硫酸亞鐵溶液進(jìn)行滴定，滴定達(dá)到終點的標(biāo)志是__________，重復(fù)滴定3次，平均每次消耗硫酸亞鐵溶液的體積為20mL，則BaTiO3成品中C2O42－的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_________。

Answer 1

【答案】B 0.05 2.7 TiO(C2O4)22-+Ba2++nH2O＝BaTiO(C2O4)2nH2O↓ 取最后一次洗滌流出液于試管，加入少量硝酸酸化的AgNO3溶液，若試管中無白色渾濁出現(xiàn)，則證明已洗滌干凈 CO、CO2 滴入最后一滴硫酸亞鐵溶液，溶液由紫紅色變?yōu)闇\綠色，且半分鐘不變色 %

【解析】

由制備流程可知，用飽和Na2CO3溶液處理重晶石，將BaSO4轉(zhuǎn)化為易溶于酸的BaCO3，碳酸鋇與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇，然后氯化鋇與四氯化鈦、草酸和氨水反應(yīng)生成BaTiO(C2O4)2nH2O沉淀，過濾、洗滌、干燥、煅燒得到BaTiO3，據(jù)此分析解答。

(1)Ba元素的焰色為綠色，Na元素焰色為黃色、K元素焰色為紫色、Ca元素焰色為磚紅色，故選B；

(2)將BaSO4轉(zhuǎn)化為易溶于酸的BaCO3的離子方程式為：BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=====0.05，故答案為：0.05；

(3)根據(jù)“沉淀”時生成草酸氧鈦鋇晶體中含有TiO(C2O4)22-，因此實際制備工藝中，先用氨水調(diào)節(jié)混合溶液的pH在2.7，使得鈦元素主要以TiO(C2O4)22-存在；根據(jù)沉淀的化學(xué)式可知，反應(yīng)的離子方程式：TiO(C2O4)22-+Ba2++nH2O＝BaTiO(C2O4)2nH2O↓，故答案為：2.7；TiO(C2O4)22-+Ba2++nH2O＝BaTiO(C2O4)2nH2O↓；

(4)BaTiO(C2O4)2nH2O沉淀表面附著氯離子，檢驗洗滌液中是否存在氯離子即可，故方法為：取最后一次洗滌流出液于試管，加入少量硝酸酸化的AgNO3溶液，若試管中無白色渾濁出現(xiàn)，則證明已洗滌干凈，故答案為：取最后一次洗滌流出液于試管，加入少量硝酸酸化的AgNO3溶液，若試管中無白色渾濁出現(xiàn)，則證明已洗滌干凈；

(5)煅燒草酸氧鈦鋇晶體得到BaTiO3的同時，失去結(jié)晶水生成水蒸氣，草酸根離子生成二氧化碳、CO，所以生成高溫下的氣體產(chǎn)物有CO、CO2和H2O(g)，故答案為：CO、CO2；

(6)高錳酸根離子是紫紅色，當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏瘟蛩醽嗚F溶液，溶液由紫紅色變?yōu)闇\綠色，且半分鐘不變色，證明達(dá)到滴定終點；稱取m g樣品，置于燒杯中，加入50mL0.2 mol·L－1酸性高錳酸鉀溶液充分反應(yīng)后配制成100mL溶液，取20mL該溶液于錐形瓶中用0.1 mol·L－1的硫酸亞鐵溶液進(jìn)行滴定，根據(jù)2MnO4-+5C2O42－+16H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O，5Fe2++MnO4-+8H+＝5Fe3+ +Mn2++4H2O，與亞鐵離子反應(yīng)的高錳酸根離子的物質(zhì)的量為×0.1 mol·L－×0.02L×=0.002mol，則與C2O42－反應(yīng)的高錳酸根離子為0.05L×0.2 mol·L－1-0.002mol=0.008mol，則C2O42－為×0.008mol=0.02mol，則m g樣品中C2O42－的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=%，故答案為：滴入最后一滴硫酸亞鐵溶液，溶液由紫紅色變?yōu)闇\綠色，且半分鐘不變色；%。