Question

毒重石的主要成分 BaCO₃（含 Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺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_______（填标号）。

a 烧杯    b 容量瓶    c 玻璃棒    d 滴定管

（2）

	Ca^2+	Mg^2 +	Fe^3+
开始沉淀时的 pH	11.9	9.1	1.9
完全沉淀时的 pH	13.9	11.1	3.2

流程中，滤渣Ⅱ中含_______（填化学式）。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]

（3）利用间接酸碱滴定法可测定 Ba²⁺的含量，实验分两步进行。已知：2CrO₄^2-＋2H⁺＝Cr₂O₇^2-＋H₂O    Ba²⁺＋CrO₄^2-＝BaCrO₄↓

步骤Ⅰ：移取 xmL 一定浓度的 Na₂CrO₄ 溶液与锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用 b mol·L^-1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸体积为 V₀ mL。

步骤Ⅱ：移取 y mLBaCl₂ 溶液于锥形瓶中，加入 x mL 与步骤Ⅰ相同浓度的 Na₂CrO₄ 溶液，待 Ba²⁺完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用b mol·L^-1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为 V₁ mL。滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的_______（填“上方”或“下方”）。BaCl₂ 溶液的浓度为___________mol·L^-1，若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba²⁺浓度测量值将_______（填“偏大”或“偏小”或“无影响”）。

Answer

增大接触面积，使反应速率加快，提高浸取效率 ac Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品的产量减少 上方 偏大

【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I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+开始沉淀的pH为11.9、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沉淀，除去Ca2+，蒸发浓缩冷却结晶得到BaCl2•2H2O。（1）根据影响反应速率的因素及实验操作过程分析解答；（2）根据提示信息中离子完全沉淀的pH值及Ksp分析解答；（3）根据滴定管的构造及滴定原理计算解答。

（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，提高浸取效率；溶液中溶质的质量分数= ，实验室用37%的盐酸配制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：增大接触面积，使反应速率加快，提高浸取效率；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I为Fe(OH)3，加入氢氧化钠调节pH=12.5，Ca2+开始沉淀的pH为11.9、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，故答案为：Mg(OH)2、Ca(OH)2；H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，产品的产量减少；

（3）无论酸式还是碱式滴定管，“0”刻度位于滴定管的上方；步骤Ⅱ：待Ba2+完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用bmol/L盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1mL，则发生2CrO42−+2H+═Cr2O72−+H2O的盐酸的物质的量为：V1×10−3L×bmol/L，步骤Ⅰ：用bmol/L盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸体积为V0mL，加入的总盐酸的物质的量：V0×10−3L×bmol/L，Ba2++CrO42−═BaCrO4↓，与Ba2+反应的CrO42−的物质的量为V0×10−3L×bmol/L−V1×10−3L×bmol/L=(V0−V1)×b×10−3mol，BaCl2溶液的体积为ymL，所以BaCl2溶液的浓度为：；若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出，则测得V1偏小，则Ba2+浓度测量值将偏大；故答案为：上方；；偏大。