Question

【題目】鈦酸鋇是一種強(qiáng)介電化合物材料，具有高介電常數(shù)和低介電損耗，是電子陶瓷中使用最廣泛的材料之一，被譽(yù)為“電子陶瓷工業(yè)的支柱”，工業(yè)制取方法如下，先獲得不溶性草酸氧鈦鋇晶體[BaTiO(C2O4)2·4H2O]，煅燒后可獲得鈦酸鋇粉體。

（1）酸浸時(shí)發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為__________________；

（2）配制TiCl4溶液時(shí)通常將TiCl4固體溶于濃鹽酸再加水稀釋，其目的是_________________________;

（3）加入H2C2O4溶液時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________；可循環(huán)使用的物質(zhì)X是________(填化學(xué)式)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證草酸氧鈦鋇晶體是否洗滌干凈：_______________________；

（4）煅燒草酸氧鈦鋇晶體得到BaTiO3的同時(shí)，生成高溫下的氣體產(chǎn)物有CO、_______和_________；

（5）工業(yè)上用飽和Na2CO3溶液處理重晶石（主要成分是BaSO4），待達(dá)到平衡后，移走上層清液，重復(fù)多次操作，將其轉(zhuǎn)化為易溶于酸的BaCO3，再由BaCO3制備其它鋇鹽。已知常溫下：Ksp(BaSO4)=1.0×10-10，Ksp(BaCO3)=2.58×10-9，請(qǐng)問(wèn)至少需要______ mol·L-1的碳酸鈉溶液浸泡才能實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化（忽略CO32-的水解）。

Answer 1

【答案】 BaCO3+2H+ = Ba2+ + CO2↑+H2O 抑制TiCl4的水解 BaCl2 + TiCl4 + 2H2C2O4 + 5H2O = BaTiO(C2O4)2·4H2O↓+ 6HCl HCl 取最后一次洗滌液少許，滴入硝酸酸化的硝酸銀，若無(wú)沉淀生成，則說(shuō)明晶體已經(jīng)洗滌干凈 CO2 H2O(g) 2.58×10-4

【解析】試題分析：由題意，結(jié)合流程圖可知：用HCl溶液溶解BaCO3得到BaCl2溶液，向溶液中加入TiCl4與H2C2O4溶液，發(fā)生反應(yīng)生成BaTiO(C2O4)2·4H2O（草酸氧鈦鋇晶體）和HCl，然后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、煅燒得到BaTiO3粉體。

（1）用鹽酸酸浸，鹽酸與碳酸鋇反應(yīng)，離子方程式為：BaCO3+2H+ = Ba2+ + CO2↑+H2O。

（2）TiCl4是強(qiáng)酸弱堿鹽，若直接溶于水獲得溶液，TiCl4會(huì)水解，又因?yàn)?/span>TiCl4水解顯酸性，所以將TiCl4固體先溶于濃鹽酸再稀釋，可抑制TiCl4的水解。

（3）BaCl2、TiCl4與H2C2O4溶液發(fā)生反應(yīng)生成BaTiO(C2O4)2·4H2O（草酸氧鈦鋇晶體）和HCl，化學(xué)方程式為：BaCl2 + TiCl4 + 2H2C2O4 + 5H2O = BaTiO(C2O4)2·4H2O↓+ 6HCl；流程中用鹽酸溶解BaCO3，所以BaCl2、TiCl4與H2C2O4溶液發(fā)生反應(yīng)生成的HCl可循環(huán)利用；要驗(yàn)證草酸氧鈦鋇晶體是否洗滌干凈，可檢驗(yàn)晶體表面有無(wú)Cl-存在，方法為：取最后一次洗滌液少許，滴入硝酸酸化的硝酸銀，若無(wú)沉淀生成，則說(shuō)明晶體已經(jīng)洗滌干凈。

（4）根據(jù)草酸氧鈦鋇晶體的化學(xué)式可知，碳元素化合價(jià)為+3價(jià)，所以煅燒草酸氧鈦鋇晶體除了得到BaTiO3、CO外，還會(huì)生成高溫下的氣體產(chǎn)物有CO2和H2O（g）

（5）根據(jù)反應(yīng)物和生成物可寫出方程式為：BaSO4(s)+Na2CO3(aq)=BaCO3(s)+Na2SO4(aq)。反應(yīng)的平衡常數(shù)是 = = ，飽和硫酸鋇溶液中，SO42－濃度是1×10－5mol/L，所以此時(shí)CO32－濃度是2.58×10-4。