Question

18．毒重石的主要成分BaCO₃（含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺等雜質），實驗室利用毒重石制備BaCl₂•2H₂O的流程如下：

（1）毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是增大接觸面積從而使反應速率加快．實驗室用37%的鹽酸配置15%的鹽酸，除量筒外還需使用下列儀器中的ac．
a．燒杯    b．容量瓶    c．玻璃棒      d．滴定管
（2）已知：

	Ca2+	Mg2+	Fe3+
開始沉淀時的pH	11.9	9.1	1.9
完全沉淀時的pH	13.9	11.1	3.2

加入NH₃•H₂O調節(jié)pH=8可除去Fe³⁺；（填離子符號），濾渣Ⅱ中含Mg（OH）₂、Ca（OH）₂（填化學式）．加入H₂C₂O₄時應避免過量，原因是H₂C₂O₄過量會導致生成BaC₂O₄沉淀，產品的產量減少．
已知：Ksp（BaC₂O₄）=1.610^-7，Ksp（CaC₂O₄）=2.310^-9
（3）利用間接酸堿滴定法可測定Ba²⁺的含量，實驗分兩步進行．
已知：2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂0     Ba²⁺+CrO₄^2-═BaCrO₄↓
步驟Ⅰ移取xml一定濃度的Na₂CrO₄溶液與錐形瓶中，加入酸堿指示劑，用bmol•L^-1鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸體積為V₀mL．
步驟Ⅱ：移取y mLBaCl₂溶液于錐形瓶中，加入x mL與步驟Ⅰ相同濃度的Na₂CrO₄溶液，待Ba²⁺完全沉淀后，再加入酸堿指示劑，用b mol•L^-1鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸的體積為V₁mL．
試回答：滴加鹽酸標準液時應用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的上方（填“上方”或“下方”）．BaCl₂溶液的濃度為$\frac{（V{\;}_{0}-V{\;}_{1}）b}{y}$mol•L^-1，若步驟Ⅱ中滴加鹽酸時有少量待測液濺出，Ba²⁺濃度測量值將偏大（填“偏大”或“偏小”）．

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），加鹽酸溶解，碳酸鋇和鹽酸反應：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，加入氨水，調pH為8，Fe³⁺完全沉淀時的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⁺，加入氫氧化鈉調節(jié)PH=12.5，Ca²⁺完全沉淀時的pH為13.9，Mg²⁺完全沉淀時的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)濃縮冷卻結晶得到BaCl₂•2H₂O，
（1）研磨將塊狀固體變成粉末狀，可以增大反應物的接觸面積，增大反應速率；溶液中質量分數=$\frac{m（溶質）}{m（溶液）}$×100%，實驗室用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）根據流程圖和表中數據分析加入NH₃•H₂O調節(jié)pH=8可除去Fe³⁺，加入NaOH調pH=12.5，可完全除去Mg²⁺，除去部分Ca²⁺，濾渣Ⅱ中含Mg（OH）₂、Ca（OH）₂；加入過量H₂C₂O₄，易發(fā)生Ba²⁺+H₂C₂O₄═BaC₂O₄↓+2H⁺，產品的產量減少；
（3）根據滴定管的構造分析0刻度在滴定管的位置；利用簡潔酸堿滴定法可測定Ba²⁺的含量，實驗分兩步進行，根據Ba²⁺+CrO₄^2-═BaCrO₄↓、2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂0，與Ba²⁺反應的CrO₄^2-的物質的量為總鹽酸的物質的量減去過量的鹽酸，分局BaCl₂溶液的濃度計算公式，若步驟Ⅱ中滴加鹽酸時有少量待測液濺出，V₁減小，據此判斷．

解答 解：（1）化學反應的速率與反應物的接觸面積有關，毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，可以增大反應物的接觸面積，增大反應速率，溶液中質量分數=$\frac{m（溶質）}{m（溶液）}$×100%，實驗室用37%的鹽酸配置15%的鹽酸，需計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c，
故答案為：增大接觸面積從而使反應速率加快；ac；
（2）根據流程圖和表中數據可知：Fe³⁺完全沉淀時的pH為3.2，加入氨水，調pH為8，Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，Fe³⁺完全沉淀，濾渣1為Fe（OH）₃，加入氫氧化鈉調節(jié)PH=12.5，Ca²⁺完全沉淀時的pH為13.9，Mg²⁺完全沉淀時的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⁺，K_sp（BaC₂O₄）=1.6×10^-7，K_sp（CaC₂O₄）=2.3×10^-9，易形成CaC₂O₄沉淀，加入H₂C₂O₄時應避免過量，防止CaC₂O₄沉淀完全后，過量的H₂C₂O₄會導致生成BaC₂O₄沉淀，產品的產量減少，
故答案為：Fe³⁺；Mg（OH）₂、Ca（OH）₂；H₂C₂O₄過量會導致生成BaC₂O₄沉淀，產品的產量減少；
（3）無論酸式還是堿式滴定管，0刻度都位于滴定管的上方；步驟Ⅱ：待Ba²⁺完全沉淀后，再加入酸堿指示劑，用b mol•L^-1鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸的體積為V₁mL，則發(fā)生2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂0 的鹽酸的物質的量為：V₁×10^-3×bmol，步驟Ⅰ：用b mol•L^-1鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸體積為V₀mL，加入的總鹽酸的物質的量：V₀×10^-3×bmol，Ba²⁺+CrO₄^2-═BaCrO₄↓，與Ba²⁺反應的CrO₄^2-的物質的量為V₀×10^-3×bmol-V₁×10^-3×bmol=（V₀-V₁）b×10^-3mol，步驟Ⅱ：移取y mLBaCl₂溶液于錐形瓶中，所以BaCl₂溶液的濃度為：$\frac{（V0-V1）b×10{\;}^{-3}}{y×10{\;}^{-3}}$mol/L=$\frac{（V{\;}_{0}-V{\;}_{1}）b}{y}$mol/L，若步驟Ⅱ中滴加鹽酸時有少量待測液濺出，V₁減小，則Ba²⁺濃度測量值將偏大，
故答案為：上方；$\frac{（V{\;}_{0}-V{\;}_{1}）b}{y}$；偏大．

點評 本題考查了實驗室利用毒重石制備BaCl₂•2H₂O的設計方法，側重考查影響反應速率的因素、實驗基本操作、沉淀溶解平衡的應用等知識，實驗步驟結合物質的性質分析是解答的關鍵，題目難度中等．