Question

【題目】以重晶石(主要成分是BaSO4，含Al、Fe等元素的雜質)為原料制備產品(BaCl2·2H2O)的一種流程如下：

已知：濾液2主要含BaCl2，還含有AlCl3、FeCl3和HCl等雜質。298K下，Fe(OH)3、Al(OH)3完全沉淀的pH依次為3.0和5.4。

回答下列問題：

(1)高溫焙燒時將重晶石粉碎的目的是______________________。若4.66 g BaSO4完全反應轉移9.632×1022個電子，寫出BaSO4與C反應的化學方程式：______________________。

(2)“固體”(微溶于水)與鹽酸反應生成的一種氣體通入CuSO4溶液中產生黑色沉淀，則生成該氣體的離子方程式為______________________。濾渣3的成分是___________(填化學式)。

(3)加入BaCO3的目的是____________________________________________。

(4)常溫下，Fe3+沉淀完全[溶液中c(Fe3+)=1×10－5mol·L－1]時溶液的pH=3，則Fe(OH)3的Ksp約為_____。

(5)濾液4經蒸發濃縮、降溫結晶、過濾，洗滌和干燥，得到產品。采用電化學法以過濾后的廢液為原料制備Ba(OH)2，實現資源綜合利用和環境保護。氣體X的電子式為____________________；寫出陰極的電極反應式：__________________。

Answer 1

【答案】提高硫酸鋇和焦炭反應的反應速率和原料利用率 BaSO4＋4C4CO↑＋BaS BaS＋2H+=Ba2+＋H2S↑ CuS 調節pH，促進Al3+、Fe3+完全沉淀 1×10-38 2H＋＋2e－=H2↑

【解析】

通過流程圖可分析，重晶石高溫焙燒后得到一氧化碳和金屬硫化物；再加鹽酸，金屬硫化物與鹽酸反應得到金屬氯化物溶液，同時產生氣體硫化氫；金屬氯化物經除雜得到氯化鋇溶液，經過蒸發濃縮、冷卻結晶得到晶體。

（1）高溫焙燒時將重晶石粉碎的目的是：提高硫酸鋇和焦炭反應的反應速率和原料利用率；4.66 g BaSO4完全反應轉移9.632×1022個電子，即0.02mol BaSO4完全反應轉移0.16mol電子，1mol BaSO4完全反應轉移8mol電子，可推得硫元素化合價由+6降低到-2，反應的方程式為BaSO4+4CBaS+4CO↑；故該題答案為：提高硫酸鋇和焦炭反應的反應速率和原料利用率；BaSO4+4CBaS+4CO↑。

（2）重晶石高溫焙燒后得到的固體主要含有金屬硫化物，其中BaS為微溶，與鹽酸反應生成硫化氫，硫化氫可與硫酸銅反應生成黑色沉淀硫化銅，反應的離子方程式為BaS＋2H+=Ba2+＋H2S↑；故答案為：BaS＋2H+=Ba2+＋H2S↑；CuS。

（3）濾液2主要含BaCl2，還含有AlCl3、FeCl3和HCl等雜質，加入BaCO3可以與酸反應，調節pH，促進Al3+、Fe3+完全沉淀而除去；故答案為：調節pH，促進Al3+、Fe3+完全沉淀。

（4）Ksp=c(Fe3＋)c3(OH－)，已知c(Fe3＋)= 1×10－5mol·L－1；pH=3，c(OH－)=1×10-11 mol·L－1，帶入公式可得Ksp=1×10-38。

（5）通過分析電化學裝置，裝置右室得到氫氧化鋇濃溶液，可推得右室電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，氣體Y為H2，所以該極為陰極，陽極氯離子放電產生氯氣，氣體X為Cl2，Cl2的電子式為；故該題答案為：；2H＋＋2e－=H2↑（或2H2O+2e-=H2↑+2OH-）。