Question

毒重石的主要成分BaCO₃(含Ca^2＋、Mg^2＋、Fe^3＋等杂质)，实验室利用毒重石制备BaCl₂·2H₂O的流程如下：

（1）毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是________。实验室用37%的盐酸配制15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的________。

a．烧杯　b．500mL容量瓶　c．玻璃棒　d．滴定管

（2）已知不同杂质离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下：

加入NH₃·H₂O调节pH=8可除去_______ (填离子符号)，此时，溶液中该离子的浓度为_______mol·L^－1。加入NaOH调pH=12.5，溶液内剩余的阳离子中_______完全沉淀，_____________ (填离子符号)部分沉淀。加入H₂C₂O₄时应避免过量，原因是___________。（已知：K_sp(BaC₂O₄)=1.6×10^－7,K_sp(CaC₂O₄)=2.3×10^－9, K_sp［Fe(OH)₃］ =2.6×10^－39）

Answer

增大接触面积从而使反应速率加快 ac Fe3＋ 2.6×10-21 Mg2+ Ca2+ H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品的产量减少

【解析】

制备BaCl2•2H2O的流程：毒重石的主要成分BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质)，加盐酸溶解，碳酸钡和盐酸反应：BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O，加入氨水，调pH为8，Fe3+完全沉淀时的pH为3.2，只有Fe3+完全沉淀，滤渣1为Fe(OH)3，溶液中主要含Ca2+、Mg2+、Ba2+，加入氢氧化钠调节pH=12.5，Ca2+完全沉淀时的pH为13.9，Mg2+完全沉淀时的pH为11.1，Mg2+完全沉淀，Ca2+部分沉淀，滤渣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+，蒸发浓缩冷却结晶得到BaCl2•2H2O；

(1)研磨将块状固体变成粉末状，可以增大反应物的接触面积，增大反应速率；溶液中质量分数=×100%，实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸，需量取浓盐酸的体积和水的体积，且需使用烧杯作为容器稀释，玻璃棒搅拌；

(2)根据流程图和表中数据分析加入NH3•H2O调节pH=8可除去Fe3+，加入NaOH调pH=12.5，可完全除去Mg2+，除去部分Ca2+；加入过量H2C2O4，易发生Ba2++H2C2O4═BaC2O4↓+2H+，产品的产量减少。

(1)化学反应的速率与反应物的接触面积有关，毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，可以增大反应物的接触面积，增大反应速率，溶液中质量分数=×100%，实验室用37%的盐酸配置15%的盐酸，需计算出浓盐酸的体积和水的体积，需用量筒量取，浓盐酸稀释为稀盐酸，需用烧杯作为容器稀释选择a，玻璃棒搅拌加速溶解选择c，故答案为ac；

(2)根据流程图和表中数据可知：Fe3+完全沉淀时的pH为3.2，加入氨水，调pH为8，Fe3++3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+，Fe3+完全沉淀，滤渣1为Fe(OH)3，由Ksp［Fe(OH)3］ =c(Fe3+)×c3(OH-)=2.6×10－39，pH为8，c(OH-)=1×10-6mol/L，则c(Fe3+)=mol/L=2.6×10-21 mol/L；加入氢氧化钠调节pH=12.5，Ca2+完全沉淀时的pH为13.9，Mg2+完全沉淀时的pH为11.1，Mg2+完全沉淀，Ca2+部分沉淀，滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2，溶液中主要含Ca2+、Ba2+，Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7，Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9，易形成CaC2O4沉淀，加入H2C2O4时应避免过量，防止CaC2O4沉淀完全后，过量的H2C2O4会导致生成BaC2O4沉淀，产品的产量减少。