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【题目】某矿石的主要成分为BaCO3(Ca2+Mg2+Fe3+等杂质),实验室利用该矿石制备BaCl22H2O的流程如图,且三次滤渣的主要成分各不相同:

如表为常温时各离子转化为氢氧化物沉淀时的pH

Fe3+

Mg2+

Ca2+

开始沉淀时的pH

1.9

9.1

11.9

完全沉淀时的pH

3.2

11.1

13.9

(1)15%盐酸浸取前需充分研磨,目的是______

(2)滤渣Ⅰ的主要成分为______;加入NaOHpH的范围为______;加入H2C2O4时应避免过量的原因是______[已知难溶物质:Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9]

(3)已知:25℃时,Ksp(BaCO3)=5.4×10-9Ksp(CaCO3)=2.7×10-9。向CaCO3固体的溶液中加入高浓度的BaCl2溶液,有BaCO3沉淀生成,请写出该反应的离子方程式______,该反应的平衡常数K=______

(4)取制得的BaCl22H2O(含少量杂质)2.5g配成100mL溶液,取10.00mL该溶液于烧杯中,加入足量(NH4)2C2O4溶液,过滤,洗涤,将得到的BaC2O4沉淀用过量稀硫酸溶液溶解,过滤除去BaSO4沉淀,将所得的H2C2O4溶液移入锥形瓶,用0.05mol/L高锰酸钾标准液滴定至终点。

已知:Ba2++C2O42-═BaC2O4

BaC2O4+2H++SO42-═BaSO4↓+H2C2O4

5H2C2O4+2MnO4-+16H+═10CO2↑+2Mn2++8H2O

①滴定中盛放高锰酸钾标准液的仪器为______,滴入最后一滴高锰酸钾溶液,锥形瓶中溶液颜色______,即说明达到滴定终点。

②若滴定前滴定管的读数为1.80mL,滴定终点时滴定管中液面如图,请计算BaCl22H2O的纯度为______(保留3位有效数字)

【答案】增大接触面积,使反应速率加快 Fe(OH)3 11.1pH11.9 H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,BaCl22H2O的产量减少 CaCO3(s)+Ba2+(aq) BaCO3(s)+Ca2+(aq) 0.5 酸式滴定管 由无色变为红色,且半分钟不褪色 97.6%

【解析】

制备BaCl22H2O的流程:矿石的主要成分BaCO3(Ca2+Mg2+Fe3+等杂质),加盐酸溶解,碳酸钡和盐酸反应:BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O,加入氨水,调节pH8Fe3+完全沉淀时的pH3.2,只有Fe3+完全沉淀,滤渣Ⅰ为Fe(OH)3,溶液中主要含Ca2+Mg2+Ba2+,加入氢氧化钠调节pH=12.5Ca2+完全沉淀时的pH13.9Mg2+完全沉淀时的pH11.1,因此Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2Ca(OH)2;溶液中主要含Ca2+Ba2+,加入H2C2O4,得到滤渣ⅢCaC2O4,除去Ca2+,蒸发浓缩冷却结晶得到BaCl22H2O,据此分析解答。

(1)化学反应的速率与反应物的接触面积有关,矿石用盐酸浸取前需充分研磨,可以增大反应物的接触面积,增大反应速率,故答案为:增大接触面积,使反应速率加快;

(2)根据上述Fe3+完全沉淀时的pH3.2,加入氨水,调pH8Fe3++3NH3H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+Fe3+完全沉淀,滤渣IFe(OH)3,若要除去Mg2+Fe3+,则需要使Fe3+Mg2+完全形成沉淀,但同时不能沉淀Ca2+,根据表中数据分析,应调节pH范围在11.1pH11.9;溶液中主要含Ca2+Ba2+Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9,易形成CaC2O4沉淀,加入H2C2O4时应避免过量,防止CaC2O4沉淀完全后,过量的H2C2O4会导致生成BaC2O4沉淀,使产品的产量减少,故答案为:Fe(OH)311.1pH11.9H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,BaCl22H2O的产量减少;

(3)向有CaCO3固体的溶液中加入高浓度的BaCl2溶液,有BaCO3沉淀生成,发生沉淀的转化,由CaCO3转化为BaCO3,则反应的离子方程式为CaCO3(s)+Ba2+(aq) BaCO3(s)+Ca2+(aq),该反应的化学平衡常数为K====0.5,故答案为:CaCO3(s)+Ba2+(aq) BaCO3(s)+Ca2+(aq)0.5

(4)①高锰酸钾溶液具有氧化性,只能盛放在酸式滴定管中;高锰酸根离子被还原生成的锰离子为无色,当滴入最后一滴高锰酸钾溶液,锥形瓶内的颜色由无色变为红色,且半分钟不褪色,说明达到滴定终点,故答案为:酸式滴定管;由无色变为红色,且半分钟不褪色;

②滴定管示数从上到下示数不断增大,根据图示,滴定管读数为9.80mL,消耗KMnO4溶液体积为8.00mL,设BaCl22H2O的纯度为α

5BaCl22H2O5H2C2O42KMnO4

5×244g 2mol

2.5gα 0.05mol/L×8×10-3×L

=,解得:α=97.6%,故答案为:97.6%

练习册系列答案
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0.1mol·L-1金属阳离子形成氢氧化物沉淀的pH如下:

金属阳离子

Fe3+

Ce3+

Al3+

开始沉淀的pH

1.5

7.6

3.4

沉淀完全的pH

2.8

9.4

4.7

回答下列问题:

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丙:向反应混合液中滴入酸性KMnO4溶液,若溶液颜色变浅,则可证明发生了消去反应。

其中正确的是( )

A. B. C. D. 上述实验方案都不正确

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B.放电时负极可发生反应:2KC8-e-=KC16+K+

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