Question

工業(yè)上用重晶石（BaSO₄）制備BaCO₃的常用方法主要有高溫鍛燒還原法、沉淀轉(zhuǎn)化 法等．高溫煅燒還原法的工藝流程可簡單的表示如下：

（1）若“煅燒”時產(chǎn)生一種有毒的還原性氣體，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）工業(yè)上煅燒重晶石礦粉時，為使BaSO₄得到充分的還原和維持及應(yīng)所需的高溫，應(yīng)采取的措施是

 

．
a．加入過量的炭，同時通入空氣    b．設(shè)法將生成的BaS及時移出
（3 ）在第一次過濾后洗滌，檢驗(yàn)是否洗滌干凈的試劑最好是

 

（4）沉淀轉(zhuǎn)化法制備BaCO₃可用飽和Na₂CO₃溶液將BaSO₄轉(zhuǎn)化為BaCO₃：
BaSO4(s)

+CO

2 3

^-（aq）?BaCO3(s)

+SO

2- 4

(aq)
則：①在實(shí)驗(yàn)室將少量BaSO₄固體全部轉(zhuǎn)化為BaCO₃的實(shí)驗(yàn)操作方法與步驟為

 

②與高溫煅燒還原法相比，沉淀轉(zhuǎn)化法的優(yōu)點(diǎn)主要有

 

．
③已知：Kw(BaCO3)=2.40×10-9，Kw（BaSO₄）=1.20×10^-10 Kw(BaSO4)=1.20×10-10．現(xiàn)欲用沉淀轉(zhuǎn)化法將BaSO₄轉(zhuǎn)化為BaCO₃，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

．如用1.00L 0.210mol?L^-1Na₂CO₃溶液處理，試計(jì)算BaSO₄被轉(zhuǎn)化的質(zhì)量

 

（要有計(jì)算過程，結(jié)果保留3位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)題目信息BaSO₄和C反應(yīng)生成BaS和CO；
（2）a．加入過量的炭使BaSO₄得到充分的還原，同時通入空氣使CO燃燒提供熱量；
b．設(shè)法將生成的BaS及時移出不能維持及應(yīng)所需的高溫；
（3）BaS為可溶性鹽，檢驗(yàn)是否洗滌干凈即檢驗(yàn)是否含有鋇離子；
（4）①難溶電解質(zhì)的溶解平衡中，溶度積小的電解質(zhì)也能向溶度積大的電解質(zhì)轉(zhuǎn)化，注意濃度的大小問題；
②根據(jù)所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)來判斷分析方法的優(yōu)點(diǎn)；
③將BaSO₄轉(zhuǎn)化為BaCO₃：BaSO₄ +CO₃^2-?BaCO₃ +SO₄^2-反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=

C(SO4 2-)

C(CO3 2-)

=

Kw(BαSO4)

Kw(BαCO3)

；根據(jù)化學(xué)方程式和化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計(jì)算．

解答：解：（1）BaSO₄和C反應(yīng)生成BaS和CO：BaSO₄+4C

高溫  .

BaS+4CO↑，故答案為：BaSO₄+4C

高溫  .

BaS+4CO↑；
（2）a．加入過量的炭使BaSO₄得到充分的還原，同時通入空氣使CO燃燒提供熱量，故a正確；
b．設(shè)法將生成的BaS及時移出不能維持及應(yīng)所需的高溫，故b錯誤；
故選：a；
（3）BaS為可溶性鹽，檢驗(yàn)是否洗滌干凈即檢驗(yàn)是否含有鋇離子，可用硫酸來檢驗(yàn)，
故答案為：硫酸；
（4）①常溫下，向飽和Na₂CO₃溶液中加少量BaSO₄粉末，部分BaSO₄因飽和Na₂CO₃溶液中高濃CO₃^2-轉(zhuǎn)化BaCO₃，
故答案為：將適齡飽和Na₂CO₃溶液加入BaSO₄沉淀中，充分?jǐn)嚢�，靜置、棄去上層清液，如此操作，反復(fù)多次；
②用飽和Na₂CO₃溶液沉淀轉(zhuǎn)化法的優(yōu)點(diǎn)是不需要消耗能量、不產(chǎn)生污染物，
故答案為：節(jié)能，環(huán)保；
③將BaSO₄轉(zhuǎn)化為BaCO₃：BaSO₄ +CO₃^2-?BaCO₃ +SO₄^2-反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=

c(SO4 2-)

c(CO3 2-)

=

Kw(BaSO4)

Kw(BaCO3)

=

1.2×10-9

2.4×10-10

=0.05，
1.00L 2.0 mol?L^-1飽和Na₂CO₃溶液能處理xmol BaSO₄，
 BaSO₄ +CO₃^2-?BaCO₃ +SO₄²
 （O.210-x）mol?L^-1  x mol?L^-1
根據(jù)K=

C(SO4 2-)

C(CO3 2-)

=

x

O.210-x

=0.05，解得：X=0.01，BaSO₄被轉(zhuǎn)化的質(zhì)量為0.01mol×233g/mol=2.33g，
故答案為：2.33g．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)的制備以及沉淀轉(zhuǎn)化的有關(guān)知識，可以根據(jù)所學(xué)知識進(jìn)行回答，難度不大．