工业上制备BaCl2的工艺流程图如下：某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO4）对工...

高三化学解答题中等难度题查看答案及解析

（13分）工业上用重晶石(BaSO4)制备其他钡盐的常用方法主要有高温煅烧还原法、沉淀转化法等。

I．高温煅烧还原法

工业上利用重晶石高温煅烧还原法制备BaCl2的工艺流程图如下：

某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO4）对工业过程进行模拟实验。查表得：

BaSO4(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s)　　 △H1 = + 571.2 kJ·mol-1　　　 ①

BaSO4(s) + 2C(s)2CO2(g) + BaS(s)　　 △H2 = + 226.2 kJ·mol-1　　　 ②

（1）气体用过量NaOH溶液吸收,得到硫化钠。Na2S水解的离子方程式为：　　　　　　　 　　 。

（2）反应C(s) + CO2(g)2CO(g)的△H＝　　　 　　　　　　　　 　　 kJ·mol-1。

（3）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的可能是　　　 　　　　　　 　　　　 。

II．沉淀转化法

（4）已知KSP(BaSO4) =1.0×10-10，KSP(BaCO3)=2.5×10-9。某同学设想用饱和Na2CO3溶液和盐酸将BaSO4转化成BaCl2，若用10 L Na2CO3溶液一次性溶解并完全转化1.0 mol BaSO4（溶液体积变化可忽略不计）， 则该转化过程的离子方程式为　　　　　　　　　 ； 反应的平衡常数K=　　　　　　　 ；Na2CO3溶液的最初浓度不得低于　　　　　　　　　　　　 。

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硫酸盐在生产生活中有广泛应用。

Ⅰ．工业上以重晶石（主要成分BaSO₄）为原料制备BaCl₂，其工艺流程示意图如下：

某研究小组查阅资料得：

BaSO₄（s）+4C（s） 4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ•mol^-1       ①

BaSO₄（s）+2C（s）2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=+226.2kJ•mol^-1      ②

（1）用过量NaOH溶液吸收气体，得到硫化钠。该反应的离子方程式是________。

（2）反应C（s）+CO₂（g） 2CO（g）的△H= ________。

（3）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的有两个

①从原料角度看，________；

②从能量角度看，①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温。

（4）该小组同学想对BaSO₄在水中的沉淀溶解平衡做进一步研究，查资料发现在某温度时BaSO₄在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。

该小组同学提出以下四种观点：

①当向含有SO₄^2-的溶液中加入Ba²⁺ 使SO₄^2-沉淀完全，则此时SO₄^2-在溶液中的浓度为0

②加入Na₂SO₄可以使溶液由a点变到b点

③通过蒸发可以使溶液由d点变到c点

④d点无BaSO₄沉淀生成

其中正确的是________（填序号）。

Ⅱ．某燃料电池以CaHSO₄固体为电解质传递H⁺，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H₂+O₂═2H₂O。

请回答：

（5）H⁺由________极通过固体酸电解质传递到另一极（填a或者b）。

（6）b极上发生的电极反应是 ________。

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二水氯化钡晶体（BaCl2∙2H2O）在工业上主要用于制造各种钡盐、颜料和有机染料，某研究小组以重晶石（主要成分 BaSO4）制备BaCl2∙2H2O 流程如下图。

（1）已知：

① BaSO4(s)+ 4C(s)= 4CO(g) + BaS(s) △H1 = 571.2kJ•mol﹣1

② C(s)+ CO2(g)= 2CO(g) △H2 = 172.5 kJ•mol﹣1

反应 BaSO4(s)+ 2C(s)= 2CO2(g)+ BaS(s)的△H = _____ kJ•mol﹣1

（2）高温焙烧须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是_____、_____。

（3）脱硫过程中分为两步， 第一步是物理脱硫， 第二步是化学脱硫。

① 物理脱硫是直接用蒸汽升温，并用空气“爆气法”除去的物质是_____。

② 下列物质不宜用作脱硫剂的是_____ (填字母)。

A. 高锰酸钾　　 B. 次氯酸钠　　 C. 双氧水　　　 D.氯气

（4）上述流程中洗涤滤渣的主要目的是_____。

（5）溶解时产生的 H2S 可用 80~85 ℃时的石灰氮料浆(CaCN2的浆水混合物)吸收并制得更有价值的产品——硫脲[CS(NH2)2]和熟石灰。请写出制备硫脲的化学方程式_____。

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某研究小组在实验室用重晶石(主要成分BaSO4)对工业生产BaS进行模拟实验。BaS是可溶盐，在工业生产中，它是制备其他钡盐的中间产物。已知：

BaSO4(s)＋4C(s)4CO(g)＋BaS(s)　ΔH1＝＋571.2 kJ·mol－1　①

BaSO4(s)＋2C(s)2CO2(g)＋BaS(s)　ΔH2＝＋226.2 kJ·mol－1　②

下列说法不正确的是(　　)

A．上述反应中BaSO4均作氧化剂

B．反应C(g)＋CO2(g)2CO(g)的ΔH3>＋172.5 kJ·mol－1

C．实际生产中必须加入过量的炭使BaSO4得到充分的还原，同时还要通入空气，因为①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温

D. 以BaS作为沉淀剂，用于铅和汞沉淀的转化

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某研究小组在实验室用重晶石(主要成分BaSO4)对工业生产BaS进行模拟实验。BaS是可溶盐，在工业生产中，它是制备其他钡盐的中间产物。已知：

BaSO4(s)＋4C(s)4CO(g)＋BaS(s)　ΔH1＝＋571.2 kJ·mol－1　①

BaSO4(s)＋2C(s)2CO2(g)＋BaS(s)　ΔH2＝＋226.2 kJ·mol－1　②

下列说法不正确的是(　　)

A.上述反应中BaSO4均作氧化剂

B.反应C(g)＋CO2(g)2CO(g)的ΔH3>＋172.5 kJ·mol－1

C.实际生产中必须加入过量的炭使BaSO4得到充分的还原，同时还要通入空气，因为①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温

D.以BaS作为沉淀剂，用于铅和汞沉淀的转化

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某研究小组在实验室用重晶石(主要成分BaSO4)对工业生产BaS进行模拟实验。BaS是可溶盐，在工业生产中，它是制备其他钡盐的中间产物。已知：

下列说法不正确的是

A．上述反应中BaSO4均作氧化剂

B．反应C(g)＋CO2(g)2CO(g)的ΔH3>＋172.5 kJ·mol－1

C．实际生产中必须加入过量的炭使BaSO4得到充分的还原，同时还要通入空气，因为①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温

D. 以BaS作为沉淀剂，用于铅和汞沉淀的转化

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氯化钡是白色的晶体，易溶于水，微溶于盐酸和硝酸，难溶于乙醇和乙醚，易吸湿，需密封保存。工业上制备BaCl2·2H2O有如下两种途径：

途径1：以重晶石（主要成分BaSO4)为原料，流程如下：

(1)写出“溶解”时反应的化学方程式方程式：________________________。

(2)“高温焙烧”时必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是_____________。

(3)结晶得到的晶体，需用乙醇洗涤的理由是_______________________。

途径2：以毒重石（主要成分BaCO3，含CaCO3、MgCO3、Fe2O3、SiO2等杂质）为原料，流程如下：

已知：Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7，Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9，Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。

(4)滤渣I的成分为________(填化学式)。

(5)滤渣II中含_________(填化学式)。过滤析出后，滤液中含有的Mg2+浓度为_______。

(6)加入H2C2O4时应避免过量，其原因是为了防止生成______(填化学式)。

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工业上制备 BaCl2·2H2O 有如下两种途径。

途径 1：以重晶石（主要成分 BaSO4）为原料，流程如下：

（1）写出“高温焙烧”时反应的化学方程式： _____________________________________。

（2）“高温焙烧” 时必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是____________。

途径 2：以毒重石(主要成分 BaCO3，含 Ca2+、 Mg2+、 Fe3+等杂质)为原料，流程如下：

已知： Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7， Ksp(CaC2O4)＝2.3×10－9

（3）为提高矿石的浸取率，可采取的措施是_________。

（4）加入 NH3·H2O 调节 pH=8 可除去____ （填离子符号），滤渣Ⅱ中含_________（填化学式）。加入 H2C2O4时应避免过量，原因是_________。

（5）重量法测定产品纯度的步骤为：

准确称取 m g BaCl2·2H2O 试样，加入 100 mL 水， 用 3 mL 2 mol·L－1 的 HCl 溶液加热溶解。边搅拌，边逐滴加入 0.1 mol·L－1 H2SO4 溶液。待 BaSO4 完全沉降后，过滤，用0.01 mol·L－1 的稀H2SO4洗涤沉淀 3~4 次，直至洗涤液中不含 Cl－为止。将沉淀置于坩埚中经烘干灼烧至恒重，称量为 n g。则BaCl2·2H2O的质量分数为_________。

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工业上制备 BaCl2·2H2O有如下两种途径。

途径 1：以重晶石（主要成分BaSO4）为原料，流程如下：

（1）写出“高温焙烧”时反应的化学方程式：_____________________________________。

（2）气体用过量NaOH溶液吸收，得到硫化钠。Na2S水解的离子方程式为_____________。

（3）向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，=___________。 [Ksp(AgBr)=5.4×10-13，Ksp(AgCl)=2.0×10-10]

途径 2：以毒重石(主要成分BaCO3，含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质)为原料，流程如下：

已知：Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7， Ksp(CaC2O4)＝2.3×10－9

（4）为提高矿石的浸取率，可采取的措施是_________。

（5）加入 NH3·H2O 调节 pH=8 可除去___________（填离子符号），滤渣Ⅱ中含_________（填化学式）。加入 H2C2O4时应避免过量，原因是_________。

（6）重量法测定产品纯度的步骤为：准确称取 m g BaCl2·2H2O试样，加入100 mL水， 用3 mL 2 mol·L－1 的 HCl溶液加热溶解。边搅拌，边逐滴加入0.1 mol·L－1 H2SO4 溶液。待BaSO4完全沉降后，过滤，用0.01 mol·L－1 的稀H2SO4洗涤沉淀 3~4 次，直至洗涤液中不含Cl－为止。将沉淀置于坩埚中经烘干灼烧至恒重，称量为n g。则BaCl2·2H2O的质量分数为_________。

（7）20℃时，PbCl2(s)在不同浓度盐酸中的最大溶解量(单位：g·L-1)如图所示。下列叙述正确的是_______________

A．盐酸浓度越大，Ksp(PbCl2)越大

B．PbCl2能与一定浓度的盐酸反应

C．x、y两点对应的溶液中c(Pb2+)相等

D．往含Pb2+的溶液中加入过量浓盐酸，可将Pb2+完全转化为PbCl2(s)

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