Question

工業上用重晶石（BaSO₄）制備BaCO₃的常用方法主要有高溫鍛燒還原法、沉淀轉化 法等．高溫煅燒還原法的工藝流程可簡單的表示如下：

（1）若“煅燒”時產生一種有毒的還原性氣體，則反應的化學方程式為

 

．
（2）工業上煅燒重晶石礦粉時，為使BaSO₄得到充分的還原和維持及應所需的高溫，應采取的措施是

 

．
a．加入過量的炭，同時通入空氣    b．設法將生成的BaS及時移出
（3 ）在第一次過濾后洗滌，檢驗是否洗滌干凈的試劑最好是

 

（4）沉淀轉化法制備BaCO₃可用飽和Na₂CO₃溶液將BaSO₄轉化為BaCO₃：
BaSO4(s)

+CO

2 3

^-（aq）?BaCO3(s)

+SO

2- 4

(aq)
則：①在實驗室將少量BaSO₄固體全部轉化為BaCO₃的實驗操作方法與步驟為

 

②與高溫煅燒還原法相比，沉淀轉化法的優點主要有

 

．
③已知：Kw(BaCO3)=2.40×10-9，Kw（BaSO₄）=1.20×10^-10 Kw(BaSO4)=1.20×10-10．現欲用沉淀轉化法將BaSO₄轉化為BaCO₃，該反應的平衡常數為

 

．如用1.00L 0.210mol?L^-1Na₂CO₃溶液處理，試計算BaSO₄被轉化的質量

 

（要有計算過程，結果保留3位有效數字）．

Answer 1

分析：（1）根據題目信息BaSO₄和C反應生成BaS和CO；
（2）a．加入過量的炭使BaSO₄得到充分的還原，同時通入空氣使CO燃燒提供熱量；
b．設法將生成的BaS及時移出不能維持及應所需的高溫；
（3）BaS為可溶性鹽，檢驗是否洗滌干凈即檢驗是否含有鋇離子；
（4）①難溶電解質的溶解平衡中，溶度積小的電解質也能向溶度積大的電解質轉化，注意濃度的大小問題；
②根據所發生的化學反應來判斷分析方法的優點；
③將BaSO₄轉化為BaCO₃：BaSO₄ +CO₃^2-?BaCO₃ +SO₄^2-反應的平衡常數為K=

C(SO4 2-)

C(CO3 2-)

=

Kw(BαSO4)

Kw(BαCO3)

；根據化學方程式和化學平衡常數進行計算．

解答：解：（1）BaSO₄和C反應生成BaS和CO：BaSO₄+4C

高溫  .

BaS+4CO↑，故答案為：BaSO₄+4C

高溫  .

BaS+4CO↑；
（2）a．加入過量的炭使BaSO₄得到充分的還原，同時通入空氣使CO燃燒提供熱量，故a正確；
b．設法將生成的BaS及時移出不能維持及應所需的高溫，故b錯誤；
故選：a；
（3）BaS為可溶性鹽，檢驗是否洗滌干凈即檢驗是否含有鋇離子，可用硫酸來檢驗，
故答案為：硫酸；
（4）①常溫下，向飽和Na₂CO₃溶液中加少量BaSO₄粉末，部分BaSO₄因飽和Na₂CO₃溶液中高濃CO₃^2-轉化BaCO₃，
故答案為：將適齡飽和Na₂CO₃溶液加入BaSO₄沉淀中，充分攪拌，靜置、棄去上層清液，如此操作，反復多次；
②用飽和Na₂CO₃溶液沉淀轉化法的優點是不需要消耗能量、不產生污染物，
故答案為：節能，環保；
③將BaSO₄轉化為BaCO₃：BaSO₄ +CO₃^2-?BaCO₃ +SO₄^2-反應的平衡常數為K=

c(SO4 2-)

c(CO3 2-)

=

Kw(BaSO4)

Kw(BaCO3)

=

1.2×10-9

2.4×10-10

=0.05，
1.00L 2.0 mol?L^-1飽和Na₂CO₃溶液能處理xmol BaSO₄，
 BaSO₄ +CO₃^2-?BaCO₃ +SO₄²
 （O.210-x）mol?L^-1  x mol?L^-1
根據K=

C(SO4 2-)

C(CO3 2-)

=

x

O.210-x

=0.05，解得：X=0.01，BaSO₄被轉化的質量為0.01mol×233g/mol=2.33g，
故答案為：2.33g．

點評：本題考查了物質的制備以及沉淀轉化的有關知識，可以根據所學知識進行回答，難度不大．