Question

【題目】Ba(NO3)2可用于生產煙花。某主要生產BaCl2、BaCO3、BaSO4的化工廠利用某種鋇泥[主要含有BaCO3、Ba(FeO2)2、極少量CuCO3等]制取Ba(NO3)2晶體，其部分工藝流程如下：

已知：Fe3+和Fe2+以氫氧化物形式沉淀完全時，溶液的pH分別為3.2和9.7。

(1)酸溶時不使用濃硝酸的原因是_________________________________。

(2)酸溶后溶液中pH=1，Ba(FeO2)2與HNO3的反應化學方程式為__________________。

(3)該廠結合本廠實際，中和選用的X為____________(填化學式)；中和使溶液中______(填離子符號)的濃度減少(中和引起的溶液體積變化可忽略)。

(4)濾液得到Ba(NO3)2晶體的操作依次為_________、_________、過濾。

(5)該廠生產的Ba(NO3)2晶體含有少量Cu2+。化學上通過惰性電極電解法富集Cu時，發現電解裝置的陰極還有少量使紅色石蕊試紙變藍的氣體生成。生成該氣體的電極反應為______________________________。

(6)Ba2+致死量為355mg/kg。誤食Ba2+可以服用MgSO4溶液解毒，涉及到的離子反應方程式為___________；為了減少環境污染，請對上述流程中不合理的設計進行改進，改進措施是__________________。

Answer 1

【答案】濃HNO3易揮發、分解 Ba(FeO2)2+8HNO3=Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O BaCO3 Fe3+、H+ 蒸發濃縮 冷卻結晶 NO3-+ 6H2O +8e-=NH3 ↑+ 9OH- Ba2+ + SO42- = BaSO4 ↓ 洗滌廢渣并回收洗滌液

【解析】

BaCO3含少量CuCO3、Ba(FeO2)2等雜質，其中Ba(FeO2)2中鋇元素為+2價，鐵元素為+3價，加入硝酸，在容器中充分溶解得到溶液，此溶液中含有鋇離子、銅離子、三價鐵離子，可加入X碳酸鋇，調節溶液pH=4～5，使鐵離子、銅離子水解生成Fe(OH)3沉淀、Cu(OH)2沉淀，過濾后廢渣為Fe(OH)3、Cu(OH)2，濾液中主要含有硝酸、硝酸鋇，經蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾可得到硝酸鋇晶體，據此分析解答。

BaCO3含少量CuCO3、Ba(FeO2)2等雜質，其中Ba(FeO2)2中鋇元素為+2價，鐵元素為+3價，加入硝酸，在容器中充分溶解得到溶液，此溶液中含有鋇離子、銅離子、三價鐵離子，可加入X碳酸鋇，調節溶液pH=4～5，使鐵離子、銅離子水解生成Fe(OH)3沉淀、Cu(OH)2沉淀，過濾后廢渣為Fe(OH)3、Cu(OH)2，濾液中主要含有硝酸、硝酸鋇，經蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾可得到硝酸鋇晶體。

(1)酸溶時不使用濃硝酸的原因是濃HNO3易揮發、分解；

(2)酸溶后溶液中pH=1，Ba(FeO2)2與HNO3反應生成硝酸鋇、硝酸鐵和水，反應的化學方程式為Ba(FeO2)2+8HNO3=Ba(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2O；

(3)該廠結合本廠實際，中和選用的X必須能消耗過量硝酸并使鐵離子沉淀而除去，且不引入新的雜質，可為BaCO3；中和使溶液中Fe3+、H+的濃度減少；

(4)濾液得到Ba(NO3)2晶體的操作依次為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾；

(5)電解裝置的陰極還有少量使紅色石蕊試紙變藍的氣體生成，則氣體顯堿性為氨氣，生成該氣體的電極反應是硝酸根離子得電子產生氨氣，電極反應式為NO3-+ 6H2O +8e-=NH3 ↑+ 9OH-；

(6)誤食Ba2+可以服用MgSO4溶液解毒，鋇離子與硫酸根離子反應產生難溶于酸的硫酸鋇，涉及到的離子反應方程式為Ba2+ + SO42- = BaSO4 ↓；為了減少環境污染，請對上述流程中不合理的設計進行改進，改進措施是洗滌廢渣并回收洗滌液，避免引起污染。