Question

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

（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；直接蒸干BaCl₂溶液能（填“能”或“不能”）得到BaCl₂•2H₂O晶體．
（2）

	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(diào)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(chǎn)品的產(chǎn)量減少．
已知：K_sp（BaC₂O₄）=1.6×10^-7，K_sp（CaC₂O₄）=2.3×10^-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-+H₂O　Ba²⁺+CrO₄^2-═BaCrO₄↓
步驟Ⅰ移取x mL一定濃度的Na₂CrO₄溶液于錐形瓶中，加入酸堿指示劑，用b mol•L^-1鹽酸標準液滴定至終點，測得滴加鹽酸體積為V₀ mL．
步驟Ⅱ：移取y mL BaCl₂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．BaCl₂溶液的濃度為$\frac{b（V0-V1）}{y}$mol•L^-1．

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：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，加入氨水，調(diào)pH為8，F(xiàn)e³⁺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(diào)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；BaCl₂溶液為強酸強堿溶液．
（2）根據(jù)流程圖和表中數(shù)據(jù)分析加入NH₃•H₂O調(diào)節(jié)pH=8可除去Fe³⁺，加入NaOH調(diào)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(chǎn)品的產(chǎn)量減少；
（3）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(jù)Ba²⁺+CrO₄^2-═BaCrO₄↓、2CrO₄^2-+2H⁺═Cr₂O₇^2-+H₂0，與Ba²⁺反應的CrO₄^2-的物質(zhì)的量為總鹽酸的物質(zhì)的量減去過量的鹽酸，利用BaCl₂溶液的濃度計算公式．

解答 解：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：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，加入氨水，調(diào)pH為8，F(xiàn)e³⁺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(diào)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）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；BaCl₂溶液為強酸強堿溶液，可以加熱制取晶體．故答案為：增大接觸面積從而使反應速率加快；能；
（2）根據(jù)流程圖和表中數(shù)據(jù)可知：Fe³⁺完全沉淀時的pH為3.2，加入氨水，調(diào)pH為8，F(xiàn)e³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，F(xiàn)e³⁺完全沉淀，濾渣1為Fe（OH）₃，加入氫氧化鈉調(diào)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(chǎn)品的產(chǎn)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(chǎn)品的產(chǎn)量減少；
（3）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(zhì)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(zhì)的量：V₀×10^-3×bmol，Ba²⁺+CrO₄^2-═BaCrO₄↓，與Ba²⁺反應的CrO₄^2-的物質(zhì)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：$\frac{（{V}_{0}-{V}_{1}）b×1{0}^{-3}}{y×1{0}^{-3}}$mol/L=$\frac{（{V}_{0}-{V}_{1}）b}{y}$mol/L．故答案為：$\frac{b（V0-V1）}{y}$．

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(zhì)的性質(zhì)分析是解答的關鍵，題目難度中等．