Question

【題目】鈦酸鋇(BaTiO3)在工業(yè)上有重要用途，主要用于制作電子陶瓷、PTC熱敏電阻、電容器等多種電子元件。以下是生產(chǎn)鈦酸鋇的一種工藝流程圖:

已知:①草酸氧化鈦鋇晶體的化學(xué)式為BaTiO(C2O4)2·4H2O；

②25℃時(shí)，BaCO3的溶度積Ksp=2.58×10-9；

(1)BaTiO3中Ti元素的化合價(jià)為:__________。

(2)用鹽酸酸浸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為: __________。

(3)流程中通過(guò)過(guò)濾得到草酸氧化鈦鋇晶體后，為提高產(chǎn)品質(zhì)量需對(duì)晶體洗滌。

①過(guò)濾操作中使用的玻璃儀器有_____________________。

②如何證明晶體已洗凈?_______________________。

(4)TiO2具有很好的散射性，是一種有重要用途的金屬氧化物。工業(yè)上可用TiCl4水解來(lái)制備，制備時(shí)需加入大量的水，同時(shí)加熱，其目的是:_______________。

(5)某興趣小組取19.70gBaCO3模擬上述工藝流程制備BaTiO3，得產(chǎn)品13.98g，BaTiO3的產(chǎn)率為:________。

(6)流程中用鹽酸酸浸，其實(shí)質(zhì)是BaCO3溶解平衡的移動(dòng)。若浸出液中c(Ba2+)=0.1mol/L，則c(CO32-)在浸出液中的最大濃度為__________ mol/L。

Answer 1

【答案】 +4 BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + CO2 ↑+ H2O 漏斗、 燒杯、 玻璃棒 取最后一次洗滌液少許于試管中， 滴加稀 HNO3 酸化的 AgNO3 溶液， 若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生， 說(shuō)明已洗凈。 促進(jìn) TiCl4水解 60% 2.58×10-8

【解析】試題分析：本題以生產(chǎn)鈦酸鋇的工藝流程為載體，考查離子方程式的書(shū)寫(xiě)，基本實(shí)驗(yàn)操作，外界條件對(duì)鹽類水解平衡的影響，產(chǎn)率和溶度積的計(jì)算等。

（1）BaTiO3中Ba的化合價(jià)為+2價(jià)，O的化合價(jià)為-2價(jià)，根據(jù)化合物中元素的正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，Ti的化合價(jià)為+4價(jià)。

（2）鹽酸酸浸時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2↑，離子方程式為BaCO3+2H+=Ba2++H2O+CO2↑。

（3）①過(guò)濾操作中使用的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒。

②根據(jù)流程草酸氧化鈦鋇晶體吸附可溶性的Cl-等，要證明晶體已經(jīng)洗凈即證明洗滌液中不含Cl-。方法是：取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加稀HNO3酸化的AgNO3溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明已洗凈。

（4）TiCl4水解的離子方程式為TiCl4+2H2OTiO2+4HCl，加入大量水促進(jìn)TiCl4水解，鹽的水解是吸熱過(guò)程，加熱促進(jìn)TiCl4水解，制備時(shí)加入大量的水同時(shí)加熱，目的是促進(jìn)TiCl4的水解。

（5）根據(jù)Ba守恒，理論上得到BaTiO3的質(zhì)量為233g/mol=23.3g，BaTiO3的產(chǎn)率為100%=60%。

（6）BaCO3的溶解平衡表達(dá)式為BaCO3（s）Ba2+（aq）+CO32-（aq），Ksp（BaCO3）=c（Ba2+）·c（CO32-）=2.5810-9，若浸出液中c（Ba2+）=0.1mol/L，則CO32-在浸出液中最大濃度c（CO32-）=mol/L=2.5810-8mol/L。