Question

某矿石的主要成分为BaCO₃(含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺等杂质)，实验室利用该矿石制备BaCl₂•2H₂O的流程如图，且三次滤渣的主要成分各不相同：

如表为常温时各离子转化为氢氧化物沉淀时的pH：

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

(1)用15%盐酸浸取前需充分研磨，目的是______。

(2)滤渣Ⅰ的主要成分为______；加入NaOH调pH的范围为______；加入H₂C₂O₄时应避免过量的原因是______。[已知难溶物质：K_sp(BaC₂O₄)=1.6×10^-7，K_sp(CaC₂O₄)=2.3×10^-9]

(3)已知：25℃时，K_sp(BaCO₃)=5.4×10^-9，K_sp(CaCO₃)=2.7×10^-9。向CaCO₃固体的溶液中加入高浓度的BaCl₂溶液，有BaCO₃沉淀生成，请写出该反应的离子方程式______，该反应的平衡常数K=______。

(4)取制得的BaCl₂•2H₂O(含少量杂质)2.5g配成100mL溶液，取10.00mL该溶液于烧杯中，加入足量(NH₄)₂C₂O₄溶液，过滤，洗涤，将得到的BaC₂O₄沉淀用过量稀硫酸溶液溶解，过滤除去BaSO₄沉淀，将所得的H₂C₂O₄溶液移入锥形瓶，用0.05mol/L高锰酸钾标准液滴定至终点。

已知：Ba²⁺+C₂O₄^2-═BaC₂O₄↓

BaC₂O₄+2H⁺+SO₄^2-═BaSO₄↓+H₂C₂O₄

5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+16H⁺═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O

①滴定中盛放高锰酸钾标准液的仪器为______，滴入最后一滴高锰酸钾溶液，锥形瓶中溶液颜色______，即说明达到滴定终点。

②若滴定前滴定管的读数为1.80mL，滴定终点时滴定管中液面如图，请计算BaCl₂•2H₂O的纯度为______(保留3位有效数字)。

Answer

增大接触面积，使反应速率加快 Fe(OH)3 11.1＜pH＜11.9 H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，BaCl2•2H2O的产量减少 CaCO3(s)+Ba2+(aq) ⇌BaCO3(s)+Ca2+(aq) 0.5 酸式滴定管 由无色变为红色，且半分钟不褪色 97.6%

【解析】

制备BaCl2•2H2O的流程：矿石的主要成分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，调节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+完全沉淀时的pH为13.9，Mg2+完全沉淀时的pH为11.1，因此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，得到滤渣ⅢCaC2O4↓，除去Ca2+，蒸发浓缩冷却结晶得到BaCl2•2H2O，据此分析解答。

(1)化学反应的速率与反应物的接触面积有关，矿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，故答案为：增大接触面积，使反应速率加快；

(2)根据上述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，若要除去Mg2+和Fe3+，则需要使Fe3+和Mg2+完全形成沉淀，但同时不能沉淀Ca2+，根据表中数据分析，应调节pH范围在11.1＜pH＜11.9；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，使产品的产量减少，故答案为：Fe(OH)3；11.1＜pH＜11.9；H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀，BaCl2•2H2O的产量减少；

(3)向有CaCO3固体的溶液中加入高浓度的BaCl2溶液，有BaCO3沉淀生成，发生沉淀的转化，由CaCO3转化为BaCO3，则反应的离子方程式为CaCO3(s)+Ba2+(aq) ⇌BaCO3(s)+Ca2+(aq)，该反应的化学平衡常数为K====0.5，故答案为：CaCO3(s)+Ba2+(aq) ⇌BaCO3(s)+Ca2+(aq)；0.5；

(4)①高锰酸钾溶液具有氧化性，只能盛放在酸式滴定管中；高锰酸根离子被还原生成的锰离子为无色，当滴入最后一滴高锰酸钾溶液，锥形瓶内的颜色由无色变为红色，且半分钟不褪色，说明达到滴定终点，故答案为：酸式滴定管；由无色变为红色，且半分钟不褪色；

②滴定管示数从上到下示数不断增大，根据图示，滴定管读数为9.80mL，消耗KMnO4溶液体积为8.00mL，设BaCl2•2H2O的纯度为α，

5BaCl2•2H2O～5H2C2O4～2KMnO4

5×244g                                    2mol

2.5gα                       0.05mol/L×8×10-3×L

=，解得：α=97.6%，故答案为：97.6%。