Question

12．氟化鋇可用于制造電機(jī)電刷、光學(xué)玻璃、光導(dǎo)纖維、激光發(fā)生器．以鋇礦粉（主要成份為BaCO₃，含有SiO₂、Fe²⁺、Mg²⁺等雜質(zhì)）制備氟化鋇的流程如圖：

已知：常溫下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分別是：3.4、12.4．
（1）濾渣A的化學(xué)式為SiO₂
（2）濾液1加H₂O₂氧化過(guò)程主要反應(yīng)的離子方程式為H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）加20%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH=12.5，得到濾渣C的主要成分是Mg（OH）₂．
（4）濾液3加入鹽酸酸化后再經(jīng)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌，真空干燥等一系列操作后得到BaCl₂•2H₂O晶體．
（5）常溫下，用BaCl₂•2H₂O配制成0.2mol/L水溶液與等濃度的氟化銨溶液反應(yīng)，可得到氟化鋇沉淀．請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式Ba²⁺+2F^?=BaF₂↓．己知K_sp（BaF₂）=1.84×10^-7，當(dāng)鋇離子完全沉淀時(shí)（即鋇離子濃度≤10^-5L），至少需要的氟離子濃度是0.136 mol/L （結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．（己知$\sqrt{1.84}$=1.36）
（6）己知：K_sp（BaCO₃=2.58×10^-9，Ksp （BaSO₄）=1.07×10^-10．將氯化鋇溶液滴入等物質(zhì)的量濃度的硫酸鈉和碳酸鈉混合液中，當(dāng)BaCO開(kāi)始沉淀時(shí)，溶液中$\frac{c（C{O}_{3}^{2-}）}{c（S{O}_{4}^{2-}）}$=24.1．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 鋇礦粉的主要成分BaCO₃（含有SiO₂、Fe²⁺、Mg²⁺等），加鹽酸溶解，碳酸鋇和鹽酸反應(yīng)：BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，過(guò)濾除去不溶物SiO₂，濾液中加入H₂O₂將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀過(guò)濾除去，溶液中主要含Mg²⁺、Ba²⁺，加20%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH=12.5，沉淀鎂離子，過(guò)濾，濾液中加入鹽酸酸化，再通過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾等操作得到BaCl₂•2H₂O晶體，將晶體與NH₄F溶液反應(yīng)制備氟化鋇，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）鋇礦粉的主要成分BaCO₃（含有SiO₂、Fe²⁺、Mg²⁺等），加鹽酸溶解，SiO₂不溶于鹽酸，過(guò)濾，故濾渣A為SiO₂；
故答案為：SiO₂；      
（2）加過(guò)氧化氫的目的是氧化亞鐵離子為鐵離子，便于除去，反應(yīng)為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）濾液2的金屬離子為Mg²⁺、Ba²⁺，加20%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH=12.5，沉淀鎂離子，故濾渣C為Mg（OH）₂；
故答案為：Mg（OH）₂；
（4）濾液3中加入鹽酸酸化，再通過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾等操作得到BaCl₂•2H₂O晶體；
故答案為：加熱濃縮；過(guò)濾；
（5）BaCl₂•2H₂O晶體與NH₄F溶液反應(yīng)制備氟化鋇，反應(yīng)物為：Ba²⁺+2F^?=BaF₂↓，己知K_sp（BaF₂）=1.84×10^-7，當(dāng)鋇離子完全沉淀時(shí)（即鋇離子濃度≤10^-5L），至少需要的氟離子濃度是$\sqrt{\frac{1.84×1{0}^{-7}}{1{0}^{-5}}}$mol/L=0.136mol/L；
故答案為：Ba²⁺+2F^?=BaF₂↓；0.136；  
（6）將氯化鋇溶液滴入等物質(zhì)的量濃度的硫酸鈉和碳酸鈉混合液中，當(dāng)BaCO₃開(kāi)始沉淀時(shí)，溶液中$\frac{c（C{O}_{3}^{2-}）}{c（S{O}_{4}^{2-}）}$=$\frac{c（C{{O}_{3}}^{2-}）•c（B{a}^{2+}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）•c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（BaC{O}_{3}）}{Ksp（BaS{O}_{4}）}$=24.1；
故答案為：24.1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對(duì)工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對(duì)條件的控制選擇與理解、溶度積的計(jì)算等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．