Question

【題目】BaCl2·xH2O是用途廣泛的基礎化工產品。我國目前主要是用鹽酸和硫化鋇(含少量Mg2＋、Fe3＋等)反應生產BaCl2·xH2O，工藝流程如下圖所示。

已知：室溫時Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11 ， Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38 ，請回答下列問題：

（1）反應Ⅰ中生成的H2S用足量氨水吸收，一定條件下向所得溶液中通入空氣，又可得到單質硫并使吸收液再生，再生反應的化學方程式為______________________________。

（2）所得氯化鋇粗液中含硫化合物(H2S、HS－等)影響產品質量，可鼓入預熱后的空氣吹除，預熱空氣的目的是_______________；沉淀A的主要成分是_______________。

（3）熱空氣吹除時會有部分HS－轉變為S2O，使產品仍達不到純度要求，可再進行酸化脫硫，酸化脫硫時的離子方程式為____________________________________________。

（4）室溫時，若加堿調溶液pH調至9，則完全沉淀的離子是__________，另一離子濃度為______mol/L (當溶液中離子濃度小于1×10－5 mol/L時認為該離子完全沉淀) 。若向0.1 mol/L FeCl3溶液中加入一定量等濃度的Na2CO3溶液，出現的現象________，發生反應的離子方程式___________________。

Answer 1

【答案】 2(NH4)2S＋O2＋2H2O＝4NH3·H2O＋2S↓ 升溫將使氣體的溶解度減小，利于吹除H2S S(或硫) S2O32－＋2H＋＝S↓＋SO2↑＋H2O Fe3+ 0.18 產生紅褐色沉淀并有氣體放出 2Fe3+ + 3CO32－＋3H2O＝2Fe(OH)3↓＋3CO2↑

【解析】用鹽酸和硫化鋇(含少量Mg2＋、Fe3＋等)反應生產BaCl2·xH2O，硫化鋇和鹽酸反應生成硫化氫氣體，所得氯化鋇粗液中含硫化合物（H2S、HS-等）影響產品質量，可鼓入預熱后的空氣吹除，硫化氫被氧氣氧化生成沉淀A為單質硫，加入堿溶液調節溶液pH除去Mg2+和Fe3+，得到沉淀B為Mg(OH)2和Fe(OH)3，得到氯化鋇溶液蒸發濃縮得到氯化鋇晶體，其中得到的母液循環使用，則

（1）H2S用足量氨水吸收，會生成硫化銨，空氣中的氧氣能將硫化銨氧化成硫單質，反應的化學方程式為2(NH4)2S＋O2＋2H2O＝4NH3·H2O＋2S↓；（2）預熱后的空氣能使溶液溫度升高，從而減小氣體在溶液中的溶解度，利于吹除硫化氫，同時空氣中有氧氣，能將部分硫化氫氧化成硫單質而形成沉淀；（3）S2O32－在酸性條件下發生自身氧化還原反應生成二氧化硫和硫單質，反應的離子方程式為S2O32－＋2H＋＝S↓＋SO2↑＋H2O；（4）根據Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11可知，要使Mg 2+沉淀完全，溶液中c(OH-)=mol/L=1.34×10-3mol/L，c(H+)=1014 /1.34×103=7.5×10-12mol/L，則沉淀完全的pH值為12-lg7.5，根據Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38要使Fe 3+沉淀完全，溶液中c(OH-)=mol/L=1.6×10-11mol/L，c(H+)=1014/1.6×1011=6.25×10-4mol/L，pH=4-lg6.25，所以當Mg 2+沉淀完全時Fe 3+早已沉淀完全，依據溶度積常數計算鎂離子濃度＝1.8×1011/(1014÷109)2=0.18mol/L，若向0.1mol/L FeCl3溶液中加入一定量等濃度的Na2CO3溶液發生雙水解反應生成氫氧化鐵、二氧化碳，現象為產生紅褐色沉淀并有氣體放出，反應的離子方程式為2Fe3+ + 3CO32－＋3H2O＝2Fe(OH)3↓＋3CO2↑。