Question

(15分)某工业废料钡泥中主要含有BaCO₃、BaSO₃、Ba(FeO₂)₂等，某实验小组模拟工业过程利用钡泥制取BaCO₃和Ba(NO₃)₂晶体(不含结晶水)，其实验流程如下：

已知:

①Fe³⁺和Fe²⁺以氢氧化物形式沉淀完全时,溶液的pH分虽为3.2和9.7;

②Ba(NO₃)₂晶体的分解温度:592℃; Ba(NO₃)₂的溶解度在高温时较大,低温时较小;

③, .

（1）酸溶时，BaCO₃发生反应的离子反应方程式为___________________________________

（2）酸溶后，滤液1除了Ba²⁺外，还存在的阳离子是____________________等(填写离子符号)。

（3）加入X的目的是_______________________________________________。

（4）若在操作II中加入Na₂CO₃来制取BaCO₃，经检验所得BaCO₃中含有少量BaSO₄而不纯，提纯的方法是：将产品加入足量的饱和Na₂CO₃溶液中，充分搅拌和静置后，弃去上层清液。如此反复多次处理，直到BaSO₄全部转化为BaCO₃，该提纯原理的离子反应方程式是_______________________________________

（5）若用（4）的方法处理含有0.21mol BaSO₄样品，每次用1.0 L 2.0mol·L^-1饱和Na₂CO₃溶液，则至少需要处理________次，BaSO₄才能全部转化BaCO₃。

（6）操作III的名称是：________、冷却结晶、_________、洗涤、干燥。

（7）上述流程中对环境的影响主要有_________。因此要进一步处理，避免造成二次污染。

Answer

（1）BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O（2分）

（2）H+、Fe3+ 。（各1分，共2分）

（3）调节溶液的pH，使铁离子完全沉淀除去。（2分）

（4）BaSO4(s)+CO32-(aq)= BaCO3(s)+SO42-(aq) （2分）

（5）5次（2分）

（6）蒸发浓缩；过滤。（各1分，共2分）

（7）氮氧化物和重金属污染（与环保有关联的均可得分）（2分）

【解析】

试题分析：（1）碳酸钡和酸反应生成钡离子和二氧化碳和水，离子方程式为：BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O。

（2）滤液中还有氢离子，因为Ba(FeO2)2和硝酸反应生成Fe3+ 。

（3）加入X使铁离子和钡离子分离，所以应该为调节溶液的pH，使铁离子完全沉淀除去。

(4）在硫酸钡的溶解平衡中加入饱和的碳酸根离子，使平衡正向移动，最后使硫酸钡转化成碳酸钡，离子方程式为：BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)。

（5）假设每次沉淀的硫酸钡的物质的量为x mol，则根据沉淀转化方程式分析，反应后碳酸根离子浓度为2.0-x，所以有K=c( SO42-)/ c(CO32-)=x/(2-x)=(1.1×10-10)/(5.1×10-9)，解x=0.042mol，所以0.21/0.042=5次。需要5次。

（6）要想从溶液中得到晶体，需要将溶液进行蒸发浓缩。冷却结晶后，再过滤，洗涤，干燥。

（7）因为反应过程中有硝酸，反应过程中会生成氮元素的氧化物，所以对环境有影响的为氮氧化物和钡离子等重金属污染。

考点：物质的制备，沉淀的转化，环境污染。