Question

鋇鹽行業(yè)生產(chǎn)中排出大量的鋇泥，其主要萬分有BaCO₃，BaSiO₃，BaSO₃，Ba（FeO₂）₂等，某主要生產(chǎn)BaCl₂，BaCO₃，BaSO₄的化工廠利用鋇泥生產(chǎn)Ba（NO₃）₂．其部分工藝如下：

（1）分離出Ba（NO₃）₂的操作I是

 

；化工生產(chǎn)流程條件的控制尤為重要，此生產(chǎn)過程酶溶時通�？刂茲穸炔怀�過

 

℃，且不用濃硝酸，主要原因是

 

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（2）步驟I酸溶時BaSO₃除發(fā)生BaSO₃+2HNO₃═Ba（NO₃）₂+SO₂↑+H₂O外，還發(fā)生另一反應(yīng)，寫出反應(yīng)的離子方程式：

 

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（3）根據(jù)該廠生產(chǎn)實(shí)際，中和：加入 X應(yīng)選用

 

；（填化學(xué)式）最后殘渣中除少量BaS1O₃，H₂SiO₃，及原有難溶性物質(zhì)外，還含有

 

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（4）你認(rèn)為該工藝設(shè)汁有哪些不足之處，提出你的合理建議．

 

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Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計,常見金屬元素的單質(zhì)及其化合物的綜合應(yīng)用,物質(zhì)的分離、提純和除雜

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）實(shí)現(xiàn)固體和液體的分離采用過濾的方法，溫度越高反應(yīng)速率越快，故控制溫度不超過70℃是為了防止反應(yīng)速率過快，且濃硝酸越濃越易分解，溫度高既易揮發(fā)，也易分解，故不用濃硝酸；
（2）硝酸具有強(qiáng)氧化性，將亞硫酸鋇氧化為硫酸鋇，同時生成NO與水；
（3）X既要能中和硝酸，又不產(chǎn)生新雜質(zhì)，結(jié)合本廠實(shí)際，故可用BaCO₃，中和Ⅰ使溶液中H⁺濃度減小，F(xiàn)e³⁺形成Fe（OH）₃沉淀，硝酸具有強(qiáng)氧化性，將亞硫酸鋇氧化為硫酸鋇，故沉淀中還含有Fe（OH）₃、BaSO₄；
（4）根據(jù)流程中會產(chǎn)生大氣污染物質(zhì)結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)和環(huán)保知識來回答判斷即可．

解答： 解：向鋇泥BaCO₃，BaSiO₃，BaSO₃，Ba（FeO₂）₂等成分中加入稀硝酸和雙氧水之后，會發(fā)生一系列的反應(yīng)，溶液當(dāng)調(diào)節(jié)pH=1，Ba（FeO₂）₂與HNO₃的反應(yīng)化學(xué)方程式為 Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O，所的溶液的組成有：硝酸鋇、硝酸鐵，然后是中和Ⅰ使溶液中H⁺濃度減小，F(xiàn)e³⁺形成Fe（OH）₃沉淀，最終可以獲得硝酸鋇．
（1）加入氫氧化鋇會得到一系列沉淀和硝酸鋇沉淀，實(shí)現(xiàn)固體和液體的分離采用過濾的方法，酸溶時控制反應(yīng)溫度不超過70℃，是為了防止溫度過高，反應(yīng)速率太快；不使用濃硝酸，是因?yàn)闈釮NO₃不穩(wěn)定，易分解，易揮發(fā)，且濃硝酸易揮發(fā)，氧化性強(qiáng)，與亞硫酸鋇之間會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，消耗算增多，污染環(huán)境，
故答案為：過濾；防止反應(yīng)速率過快，濃HNO₃易揮發(fā)、分解，且濃硝酸易揮發(fā)，氧化性強(qiáng)，與亞硫酸鋇之間會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，消耗酸增多，污染環(huán)境；
（2）硝酸具有強(qiáng)氧化性，將亞硫酸鋇氧化為硫酸鋇，同時生成NO與水，反應(yīng)離子方程式為：3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-=3BaSO₄+2NO↑+H₂O，
故答案為：3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-=3BaSO₄+2NO↑+H₂O；
（3）加入X調(diào)節(jié)溶液的pH=4～5，則X應(yīng)能消耗H⁺，結(jié)合工廠主要生產(chǎn)BaCl₂、BaCO₃、BaSO₄的實(shí)際情況，可選用BaCO₃；中和Ⅰ使溶液中H⁺濃度減小，F(xiàn)e³⁺形成Fe（OH）₃沉淀，硝酸具有強(qiáng)氧化性，將亞硫酸鋇氧化為硫酸鋇，故沉淀中還含有Fe（OH）₃、BaSO₄，
故答案為：BaCO₃；Fe（OH）₃、BaSO₄；
（4）加入硝酸一步，由于硝酸具有強(qiáng)氧化性，可以將亞硫酸鋇氧化為硫酸鋇，同時生成NO與水，3BaSO₃+2H⁺+2NO₃^-=3BaSO₄+2NO↑+H₂O，一氧化氮是有毒的，所以生產(chǎn)流程會有氮的氧化物造成大氣污染是要解決的問題，并且該流程中仍有固體廢棄物沒有得到恰當(dāng)?shù)奶幚恚�可以對上述氮氧化物以及固體廢棄物進(jìn)行進(jìn)一步處理，避免二次污染，
故答案為：生產(chǎn)流程會有氮的氧化物造成大氣污染，仍有固體廢棄物沒有得到恰當(dāng)?shù)奶幚�，建議：對上述氮氧化物以及固體廢棄物進(jìn)行進(jìn)一步處理，避免二次污染，或是設(shè)計更合理的生產(chǎn)流程．

點(diǎn)評：本題考查學(xué)生在“工藝流程閱讀、相關(guān)反應(yīng)化學(xué)方程式書寫、化學(xué)反應(yīng)條件控制的原理、生產(chǎn)流程的作用”等方面對元素化合物性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化關(guān)系的理解和應(yīng)用程度，考查學(xué)生對新信息的處理能力，難度大．