Question

9．毒重石的主要成分BaCO₃（含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺等雜質(zhì)），實(shí)驗(yàn)室利用毒重石制備
BaCl₂•2H₂O的流程如下：

（1）寫出“浸取”環(huán)節(jié)發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式：BaCO₃+2H⁺═Ba²⁺+CO₂↑+H₂O實(shí)驗(yàn)室用37%的鹽酸配置15%的鹽酸，除量筒外還需使用下列儀器中的ad．
a．燒杯    b．容量瓶    c．滴定管    d．玻璃棒
（2）下圖是一些難溶氫氧化物在不同pH下的沉淀一溶解圖

①濾渣I中含F(xiàn)e（OH）₃（填化學(xué)式）．再加入NaOH調(diào)節(jié)pH=12.5可除去Mg²⁺、Ca²⁺（填離子
符號(hào)）．
②加入H₂C₂0₄應(yīng)避免過(guò)量的原因是H₂C₂O₄過(guò)量會(huì)導(dǎo)致生成BaC₂O₄沉淀，產(chǎn)品產(chǎn)量減少．
（3）25℃，H₂C₂0₄和HF兩種酸的電離平衡常數(shù)如下：

H2C204	Ka1=5.36×10-2	Ka2=5.35×10-5
HF	Ka=6.32×10-4

①HC₂O₄^-的電離平衡常數(shù)表達(dá)式K_a2=$\frac{c（{H}^{+}）c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}$．
②H₂C₂O₄溶液和NaF溶液反應(yīng)的離子方程式為H₂C₂O₄+F^-═HF+HC₂O₄^-．

Answer 1

分析 制備BaCl₂•2H₂O的流程：毒重石的主要成分BaCO₃（含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺等雜質(zhì)），加鹽酸溶解，碳酸鋇和鹽酸反應(yīng)：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，加入氨水，調(diào)pH為8，F(xiàn)e³⁺完全沉淀時(shí)的pH為3.2，只有Fe³⁺完全沉淀，濾渣1為Fe（OH）₃，溶液中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH=12.5，Ca²⁺完全沉淀時(shí)的pH為13.9，Mg²⁺完全沉淀時(shí)的pH為11.1，Mg²⁺完全沉淀，Ca²⁺部分沉淀，濾渣Ⅱ中含Mg（OH）₂、Ca（OH）₂；溶液中主要含Ca²⁺、Ba²⁺，加入H₂C₂O₄，得到CaC₂O₄↓，除去Ca²⁺，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶得到BaCl₂•2H₂O，
（1）“浸取”環(huán)節(jié)發(fā)生的主要反應(yīng)為溶解生成二氧化碳、氯化鋇和水，是碳酸鋇和鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室用37%的鹽酸配置15%的鹽酸，需量取濃鹽酸的體積和水的體積，且需使用燒杯作為容器稀釋，玻璃棒攪拌；
（2）加鹽酸溶解，碳酸鋇和鹽酸反應(yīng)：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，加入氨水，調(diào)pH為8，F(xiàn)e³⁺完全沉淀時(shí)的pH為3.2，只有Fe³⁺完全沉淀，濾渣1為Fe（OH）₃，溶液中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH=12.5，Ca²⁺完全沉淀時(shí)的pH為13.9，Mg²⁺完全沉淀時(shí)的pH為11.1，Mg²⁺完全沉淀，Ca²⁺部分沉淀，草酸和鋇離子會(huì)形成草酸鋇沉淀；
（3）①HC₂O₄^-溶液中存在電離平衡，結(jié)合平衡常數(shù)書寫電離平衡常數(shù)；
②草酸電離平衡常數(shù)大于HF電離平衡常數(shù)，草酸和氟化鈉反應(yīng)生成HF，H₂C₂O₄溶液和NaF溶液反應(yīng)生成HF；

解答 解：（1）“浸取”環(huán)節(jié)發(fā)生的主要反應(yīng)為溶解生成二氧化碳、氯化鋇和水，反應(yīng)的離子方程式為：BaCO₃+2H⁺═Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，實(shí)驗(yàn)室用37%的鹽酸配置15%的鹽酸，需計(jì)算出濃鹽酸的體積和水的體積，需用量筒量取，濃鹽酸稀釋為稀鹽酸，需用燒杯作為容器稀釋選擇a，玻璃棒攪拌加速溶解選擇d，
故答案為：BaCO₃+2H⁺═Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，ad；
（2）①加鹽酸溶解，碳酸鋇和鹽酸反應(yīng)：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，加入氨水，調(diào)pH為8，F(xiàn)e³⁺完全沉淀時(shí)的pH為3.2，只有Fe³⁺完全沉淀，濾渣1為Fe（OH）₃，溶液中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH=12.5，Ca²⁺完全沉淀時(shí)的pH為13.9，Mg²⁺完全沉淀時(shí)的pH為11.1，Mg²⁺完全沉淀，Ca²⁺部分沉淀
故答案為：Fe（OH）₃，Mg²⁺、Ca²⁺；
②溶液中主要含Ca²⁺、Ba²⁺，加入H₂C₂O₄，得到CaC₂O₄↓，除去Ca²⁺，H₂C₂O₄過(guò)量會(huì)導(dǎo)致生成BaC₂O₄沉淀，產(chǎn)品產(chǎn)量減少，
故答案為：H₂C₂O₄過(guò)量會(huì)導(dǎo)致生成BaC₂O₄沉淀，產(chǎn)品產(chǎn)量減少；
（3）①HC₂O₄^-的電離平衡為：HC₂O₄^-的?H⁺+C₂O₄^2-，電離平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（H+）?c（C2O42-）}{c（HC2O4-）}$，
故答案為：$\frac{c（H+）?c（C2O42-）}{c（HC2O4-）}$；
②草酸電離平衡常數(shù)大于HF電離平衡常數(shù)，草酸酸性大于氫氟酸，草酸和氟化鈉反應(yīng)生成HF，反應(yīng)的離子方程式為：H₂C₂O₄+F^-═HF+HC₂O₄^-，
故答案為：H₂C₂O₄+F^-═HF+HC₂O₄^-；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離提純和實(shí)驗(yàn)基本操作，離子性質(zhì)、電離平衡常數(shù)、弱酸制備等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等．