Question

钛酸钡(BaTiO₃)在工业上有重要用途，主要用于制作电子陶瓷、PTC 热敏电阻、电容器等多种电子元件。以下是生产钛酸钡的一种工艺流程图:

已知:①草酸氧化钛钡晶体的化学式为BaTiO(C₂O₄)·4H₂O;

②25℃时，BaCO₃的溶度积Ksp=2.58×10^-9；

(1)BaTiO₃中Ti元素的化合价为:_______________。

(2)用盐酸酸浸时发生反应的离子方程式为:________________________________________。

(3)流程中通过过滤得到草酸氧化钛钡晶体后，为提高产品质量需对晶体洗涤。

①过滤操作中使用的玻璃仪器有_______________________________________。

②如何证明晶体已洗净?__________________________________________。

(4)TiO₂具有很好的散射性，是一种有重要用途的金属氧化物。工业上可用TiCl₄水解来制备，制备时需加入大量的水，同时加热，其目的是:______________________________________。

(5)某兴趣小组取19.70gBaCO₃模拟上述工艺流程制备BaTiO₃，得产品13.98g，BaTiO₃的产率为:___________。

(6)流程中用盐酸酸浸，其实质是BaCO₃溶解平衡的移动。若浸出液中c([Ba²⁺)=0.1mol/L，则c(CO₃^2-)在浸出液中的最大浓度为____mol/L。

Answer

+4 RaCO3+2H+=Ra2++ CO2↑+H2O 漏斗、烧杯、玻璃棒 取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加稀HNO3 酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，说明已洗净。 促进TiCl4水解 60% 2.58×10-8

【解析】

试题本题以生产钛酸钡的工艺流程为载体，考查离子方程式的书写，基本实验操作，外界条件对盐类水解平衡的影响，产率和溶度积的计算等。

（1）BaTiO3中Ba的化合价为+2价，O的化合价为-2价，根据化合物中元素的正负化合价代数和为0，Ti的化合价为+4价。

（2）盐酸酸浸时反应的化学方程式为BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2↑，离子方程式为BaCO3+2H+=Ba2++H2O+CO2↑。

（3）①过滤操作中使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。

②根据流程草酸氧化钛钡晶体吸附可溶性的Cl-等，要证明晶体已经洗净即证明洗涤液中不含Cl-。方法是：取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，说明已洗净。

（4）TiCl4水解的离子方程式为TiCl4+2H2OTiO2+4HCl，加入大量水促进TiCl4水解，盐的水解是吸热过程，加热促进TiCl4水解，制备时加入大量的水同时加热，目的是促进TiCl4的水解。

（5）根据Ba守恒，理论上得到BaTiO3的质量为233g/mol=23.3g，BaTiO3的产率为100%=60%。

（6）BaCO3的溶解平衡表达式为BaCO3（s）Ba2+（aq）+CO32-（aq），Ksp（BaCO3）=c（Ba2+）·c（CO32-）=2.5810-9，若浸出液中c（Ba2+）=0.1mol/L，则CO32-在浸出液中最大浓度c（CO32-）=mol/L=2.5810-8mol/L。