Question

16．鈦酸鋇是一種強(qiáng)介電化合物材料，具有高介電常數(shù)和低介電損耗，是電子陶瓷中使用最廣泛的材料之一，被譽(yù)為“電子陶瓷工業(yè)的支柱”，工業(yè)制取方法如圖，先獲得不溶性草酸氧鈦鋇晶體[BaTiO（C₂O₄）₂•4H₂O]，煅燒后可獲得鈦酸鋇粉體．

（1）酸浸時(shí)發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O；
（2）配制TiCl₄溶液時(shí)通常將TiCl₄固體溶于濃鹽酸再加水稀釋，其目的是抑制TiCl₄的水解；
（3）加入H₂C₂O₄溶液時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaCl₂+TiCl₄+2H₂C₂O₄+5H₂O=BaTiO（C₂O₄）₂•4H₂O↓+6HCl；可循環(huán)使用的物質(zhì)X是HCl（填化學(xué)式），設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證草酸氧鈦鋇晶體是否洗滌干凈：取最后一次洗滌液少許，滴入硝酸酸化的硝酸銀，若無(wú)沉淀生成，則說(shuō)明晶體已經(jīng)洗滌干凈；
（4）煅燒草酸氧鈦鋇晶體得到BaTiO₃的同時(shí)，生成高溫下的氣體產(chǎn)物有CO、CO₂和H₂O（g）；
（5）工業(yè)上用飽和Na₂CO₃溶液處理重晶石（主要成分是BaSO₄），待達(dá)到平衡后，移走上層清液，重復(fù)多次操作，將其轉(zhuǎn)化為易溶于酸的BaCO₃，再由BaCO₃制備其它鋇鹽．已知常溫下：K_sp（BaSO₄）=1.0×10^-10，K_sp（BaCO₃）=2.58×10^-9，請(qǐng)問(wèn)至少需要2.59×10^-4 mol•L^-1的碳酸鈉溶液浸泡才能實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化（忽略CO₃^2-的水解）．

Answer 1

分析 由制備流程可知，碳酸鋇與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇，然后氯化鋇與四氯化碳、草酸反應(yīng)生成BaTiO（C₂O₄）₂•4H₂O，過(guò)濾、洗滌、干燥、煅燒得到BaTiO₃，
（1）碳酸鋇與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇、水、二氧化碳；
（2）TiCl₄可發(fā)生水解反應(yīng)；
（3）加入H₂C₂O₄溶液生成草酸氧鈦鋇晶體，同時(shí)生成HCl可循環(huán)使用；可用硝酸銀檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈；
（4）BaTiO（C₂O₄）₂•4H₂O煅燒，發(fā)生分解反應(yīng)，生成高溫下的氣體產(chǎn)物有CO、CO₂、H₂O（g）；
（5）根據(jù)Ksp（BaSO₄）計(jì)算飽和溶液中硫酸根離子的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算c（CO₃^2-）．

解答 解：（1）碳酸鋇與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇、水、二氧化碳，離子反應(yīng)為BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案為：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O；
（2）TiCl₄可發(fā)生水解反應(yīng)，則通常將TiCl₄溶于濃鹽酸，目的是抑制TiCl₄的水解，故答案為：抑制TiCl₄的水解；
（3）入H₂C₂O₄溶液生成草酸氧鈦鋇晶體，反應(yīng)為BaCl₂+TiCl₄+2H₂C₂O₄+5H₂O=BaTiO（C₂O₄）₂•4H₂O↓+6HCl，同時(shí)生成HCl（或鹽酸）可循環(huán)使用，檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈，可取最后一次洗滌液少許，滴入硝酸酸化的硝酸銀，若無(wú)沉淀生成，則說(shuō)明晶體已經(jīng)洗滌干凈，
故答案為：BaCl₂+TiCl₄+2H₂C₂O₄+5H₂O=BaTiO（C₂O₄）₂•4H₂O↓+6HCl；HCl；取最后一次洗滌液少許，滴入硝酸酸化的硝酸銀，若無(wú)沉淀生成，則說(shuō)明晶體已經(jīng)洗滌干凈；
（4）BaTiO（C₂O₄）₂•4H₂O煅燒，發(fā)生分解反應(yīng)，由元素守恒可知，生成高溫下的氣體產(chǎn)物有CO、CO₂、H₂O（g），故答案為：CO₂；H₂O（g）；
（5）已知Ksp（BaSO₄）=1.0×10^-10，則飽和硫酸鋇溶液中硫酸根離子的濃度c（SO₄^2-）=$\sqrt{Ksp（BaS{O}_{4}）}$=1.0×10^-5mol/L，則c（CO₃^2-）=$\frac{2.59×1{0}^{-9}}{1.0×1{0}^{-5}}$mol/L=2.59×10^-4mol/L；
故答案為：2.59×10^-4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的性質(zhì)及流程中的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�及混合物分離提純實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的考查，題目難度中等．