Question

氟化钡可用于制造电机电剧、光学玻璃、光导纤维、激光发生器。以钡矿粉(主要成分为BaCO₃， 含有SiO₂、Fe²⁺、Mg²⁺等杂质)为原料制备氟化钡的流程如下：

已知：常溫下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分别是3.4、12.4。

(1)滤渣A的化学式为_________________。

(2)滤液1加H₂O₂氧化的过程中主要反应的离子方程式为__________________。

(3)加20%NaOH溶液调节pH=12.5，得到滤渣C的主要成分是___________。

(4)滤液3加入盐酸酸化后再经__________、冷却结晶、__________、洗涤、真空干燥等一系列操作后得到BaCl₂·2H₂O。

(5)常温下，用BaCl₂·2H₂O配制成0.2mol·L^-1水溶液与等浓度的氟化铵溶液反应，可得到氯化钡沉淀。 已知K_sp(BaF₂)=1.84×l0^-7，当钡离子完全沉淀时(即钡离子浓度≤10^-5mol·L^-1)，溶液中氟离子浓度至少是____________mol·L^-1。(结果保留三位有效数字，已知=1.36)

(6)已知：K_sp(BaCO₃)=2.58×10^-9，K_sp(BaSO₄)=1.07×10^-9。将氯化钡溶液滴入等物质的置浓度的硫酸钠和碳酸钠的混合溶液中，当BaCO₃开始沉淀时，溶液中=___________(结果保留三位有效数字)。

Answer

SiO2 H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O Mg(OH)2 加热浓缩 过滤 0.136 24.1

【解析】

钡矿粉的主要成分BaCO3(含有SiO2、Fe2+、Mg2+等)，加盐酸溶解，碳酸钡和盐酸反应：BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O，过滤除去不溶物SiO2，滤液中加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，再加入氢氧化钠溶液调节溶液pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀过滤除去，溶液中主要含Mg2+、Ba2+，加20%NaOH溶液调节pH=12.5，沉淀镁离子，过滤，滤液中加入盐酸酸化，再通过加热浓缩、冷却结晶、过滤等操作得到BaCl2•2H2O晶体，将晶体与NH4F溶液反应制备氟化钡，据此分析解答。

(1)钡矿粉的主要成分BaCO3(含有SiO2、Fe2+、Mg2+等)，加盐酸溶解，SiO2不溶于盐酸，过滤，因此滤渣A为SiO2；

(2)加过氧化氢的目的是氧化亚铁离子为铁离子，便于除去，反应为：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；

(3)滤液2的金属离子为Mg2+、Ba2+，加20%NaOH溶液调节pH=12.5，使Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀，故滤渣C为Mg(OH)2；

(4)滤液3中加入盐酸酸化，再通过加热浓缩、冷却结晶、过滤等操作得到BaCl2•2H2O晶体；

(5)BaCl2•2H2O晶体与NH4F溶液反应制备氟化钡，反应物为：Ba2++2F-=BaF2↓，已知Ksp(BaF2)=1.84×10-7，当钡离子完全沉淀时（即钡离子浓度≤10-5mol/L），至少需要的氟离子浓度是c(F-)==mol/L=0.136mol/L；

(6)将氯化钡溶液滴入等物质的量浓度的硫酸钠和碳酸钠混合液中，当BaCO3开始沉淀时，溶液中===24.1。