Question

Ba(NO₃)₂常用于军事上生产绿色信号弹、曳光弹等。某生产BaCO₃的化工厂生产排出大量的钡泥（主要含有BaCO₃、BaSO₃、Ba(FeO₂)₂等，该厂利用钡泥制取Ba(NO₃)₂晶体(不含结晶水)，部分工艺流程如下：

已知：pH=3.2时，可使Fe³⁺沉淀完全；

请回答下列问题：

（1）该厂生产的BaCO₃因含有少量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、过滤、洗涤。试用离子方程式说明提纯原理：______________________________。

（2）酸溶时，Ba(FeO₂)₂与HNO₃反应的化学方程式为_______________________________。

（3）该厂结合本厂实际,化合物X最好选用_________

A．BaCl₂        B．Ba(OH)₂     C．Ba(NO₃)₂     D．BaCO₃

（4）滤渣1和滤渣2洗涤产生的废液不能直接排入环境，原因是_______________________。

（5）①反应I需调节溶液pH值范围在4～5，目的是________________________________。

②验证该步骤中沉淀已完全的实验操作是_____________________________________。

（6）测定所得Ba(NO₃)₂晶体的纯度：准确称取w克晶体溶于蒸馏水,加入足量的硫酸,充分反应后,过滤、洗涤、干燥,称量其质量为m克,则该晶体的纯度为_____________。（提示：M(Ba(NO₃)₂)= 261 g/mol，M(BaSO₄)= 233 g/mol）

Answer

BaSO4(s)+ CO32-(aq) BaCO3(s)+ SO42- (aq) Ba(FeO2)2 + 8HNO3＝Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O D 废液中含有的重金属离子Ba2+会污染环境 中和溶液中过量的H+，促进溶液中Fe3+水解而形成Fe(OH)3沉淀 取上层清液于试管中，往其中滴入几滴KSCN溶液，若不变血红色，则证明沉淀已完全

【解析】

钡泥主要含BaCO3、BaSO3、Ba（FeO2）2等，加入硝酸，在容器中充分溶解，可生成硫酸钡，过滤后滤液中含有铁离子、钡离子等，且溶液呈酸性，可加入碳酸钡，调节溶液pH=4～5，使铁离子水解生成Fe（OH）3沉淀，过滤后废渣为Fe（OH）3，滤液中含有硝酸、硝酸钡等，加入氢氧化钡中和得到硝酸钡溶液，经蒸发、浓缩、过滤可得到硝酸钡晶体，母液中含有硝酸钡，过滤得到的固体洗涤后除去废渣，滤液重新加入酸溶步骤充分利用，

（1）当c（CO32-）×c（Ba2+）＞Ksp（BaCO3）时，可实现沉淀的转化；

（2）Ba（FeO2）2与HNO3反应生成Ba（NO3）2和Fe（NO3）3，以此确定反应的化学方程式；

（3）X既要能消耗硝酸，又不产生新杂质，结合本厂实际，故可用BaCO3，中和Ⅰ使溶液中的Fe3+形成Fe（OH）3沉淀、H+浓度减小；

（4）重金属离子Ba2+会污染环境，不能直接排入环境；

（5）中和Ⅰ使溶液中H+浓度减小，Fe3+形成Fe（OH）3沉淀；验证该步骤中沉淀已完全，只需要检验溶液中是否存在铁离子，

（6）根据沉淀硫酸钡的质量，结合方程式计算求出硝酸钡的质量，再求样品的纯度。

钡泥主要含BaCO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等，加入硝酸，在容器中充分溶解，可生成硫酸钡，过滤后滤液中含有铁离子、钡离子等，且溶液呈酸性，可加入碳酸钡，调节溶液pH=4～5，使铁离子水解生成Fe(OH)3沉淀，过滤后废渣为Fe(OH)3，滤液中含有硝酸、硝酸钡等，加入氢氧化钡中和得到硝酸钡溶液，经蒸发、浓缩、过滤可得到硝酸钡晶体，

(1)溶液存在BaSO4(aq)+CO32-(aq)⇌BaCO3(aq)+SO42-(aq)，当c(CO32-)×c(Ba2+)＞Ksp(BaCO3)时，可实现沉淀的转化；

故答案为：BaSO4(aq)+CO32-(aq)⇌BaCO3(aq)+SO42-(aq)；

(2)Ba(FeO2)2与中钡元素为+2价，铁元素为+3价，所以反应产物为Ba(NO3)2和Fe(NO3)3，所以其反应方程式为：Ba(FeO2)2+8HNO3═Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O；

故答案为Ba(FeO2)2+8HNO3 =Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O；

(3) 加入X调节溶液的pH=4～5，则X应能消耗H+，结合工厂主要生产BaCl2、BaCO3、BaSO4的实际情况，可选用BaCO3，中和后溶液中H+浓度减小，pH在4～5时，Fe3+也完全沉淀，故Fe3+浓度也减小；

故答案为D；

(4)滤渣1和滤渣2洗涤产生的废液中含有的重金属离子Ba2+会污染环境，不能直接排入环境；

故答案为：废液中含有的重金属离子Ba2+会污染环境；

(5)①反应I需调节溶液pH值范围在4～5，中和溶液中过量的H+，促进溶液中Fe3+水解而形成Fe(OH)3沉淀；

②验证该步骤中沉淀已完全，只需要检验溶液中是否存在铁离子，实验操作和现象为取上层清液于试管中，往其中滴入几滴KSCN溶液，若不变血红色，则证明沉淀已完全；

故答案为：中和溶液中过量的H+，促进溶液中Fe3+水解而形成Fe(OH)3沉淀；取上层清液于试管中，往其中滴入几滴KSCN溶液，若不变血红色，则证明沉淀已完全；

(6)称取w克晶体溶于蒸馏水，加入足量的硫酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀质量为m克，其发生的反应为：Ba(NO3)2+H2SO4=BaSO4+2HNO3，设参加反应的Ba(NO3)2为xg，

Ba(NO3)2+H2SO4=BaSO4+2HNO3

261 233

x mg

则解得x=g，所以该Ba(NO3)2的纯度为×100%=×100%；

故答案为×100%。