Ba(NO3)2可用于生产绿色烟花、绿色信号弹、炸药、陶瓷釉药等。钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有BaCO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等],某主要生产BaCO3、BaSO4的化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2晶体(不含结晶水),其部分工艺流程如下:
又已知:①Fe3+和Fe2+以氢氧化物形式沉淀完全时,溶液的pH分别为3.2和9.7;
②Ba(NO3)2晶体的分解温度:592℃;
③KSP(BaSO4)=1.1×10-10,KSP(BaCO3)=5.1×10-9。
(1)该厂生产的BaCO3因含有少量BaSO4而不纯,提纯的方法是:将产品加入足量的饱和Na2CO3溶液中,充分搅拌,过滤,洗涤。试用离子方程式说明提纯原理:
。
(2)上述流程酸溶时,Ba(FeO2)2与HNO3反应生成两种硝酸盐,反应的化学方程式为: 。
(3)该厂结合本厂实际,选用的X为 (填序号);
A.BaCl2 B.BaCO3 C.Ba(NO3)2 D.Ba(OH)2
(4)中和I使溶液的p H为4~5目的是 ;结合离子方程式简述原理 。
(5)从Ba(NO3)2溶液中获得其晶体的操作方法是 。
(6)测定所得Ba(NO3)2晶体的纯度:准确称取W克晶体溶于蒸馏水,加入足量的硫酸,充分反应后,过滤、洗涤、干燥,称量其质量为m克,则该晶体的纯度为 。
答案
(1)BaSO4+CO32- BaCO3+SO42-
(2)Ba(FeO2)2+8HNO3=Ba(NO3)2 +2Fe(NO3)2+4H2O
(3)B(4)使Fe3+完全沉淀;Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+,BaCO3消耗H+,使Fe3+水解平衡右移,形成Fe(OH)3沉淀。(5)蒸发浓缩,冷却结晶;(6)261m/233W×100%
解析
(1)溶液存在BaSO4(aq)+CO32-(aq)BaCO3(aq)+SO42-(aq),当c(CO32-)×c(Ba2+)>Ksp(BaCO3)时,可实现沉淀的转化,故答案为:BaSO4(aq)+CO32-(aq)BaCO3(aq)+SO42-(aq);
(2)Ba(FeO2)2与中钡元素为+2价,铁元素为+3价,所以反应产物为Ba(NO3)2和Fe(NO3)3,所以其反应方程式为:Ba(FeO2)2+8HNO3═Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O,故答案为:Ba(FeO2)2+8HNO3 =Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O;
(3)X既要能中和硝酸,又不产生新杂质,结合工厂实际,应该用BaCO3来调节pH,故答案为:B;
(4)Fe3+易发生水解而生成Fe(OH)3沉淀,离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3+3 H+,加入碳酸钡,BaCO3消耗H+使Fe3+水解平衡右移,形成Fe(OH)3沉淀,故答案为:使Fe3+完全沉淀;Fe3++3H2OFe(OH)3+3 H+,BaCO3消耗H+使Fe3+水解平衡右移,形成Fe(OH)3沉淀;
(5)从溶液中提取溶质的方法为:蒸发浓缩、冷却结晶,然后过滤,所以操作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶,故答案为:蒸发结晶;
(6)称取w克晶体溶于蒸馏水,加入足量的硫酸,充分反应后,过滤、洗涤、干燥,称量沉淀质量为m克,其发生的反应为:Ba(NO3)2+H2SO4=BaSO4+2HNO3,
设参加反应的Ba(NO3)2为xg,
Ba(NO3)2+H2SO4=BaSO4+2HNO3
261 233
x mg
则 =,解得x=,所以该Ba(NO3)2的纯度为×100%=×100%,故答案为:×100%
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