Question

3．碳酸鋇是一種重要的無機鹽產品，廣泛應用于工業(yè)陶瓷、光學玻璃、建筑等行業(yè)．碳化法生產碳酸鋇的工藝流程示意圖如下：

已知：重晶石的主要成分是BaSO₄；Ba（HS）₂溶液呈弱堿性；2BaS+2H₂O=Ba（OH）₂+Ba（HS）₂．
回答下列問題：
（1）煅燒時發(fā)生反應的化學方程式為BaSO₄+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BaS+2CO₂↑，該反應的氧化產物的電子式為；當溫度過高時，尾氣中有毒氣體的含量會升高，原因是CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO（用化學方程式表示）．
（2）為了提高浸取速率，可采取的措施是適當提高溫度（或攪拌等）（任寫一種）．
（3）碳化時發(fā)生反應的離子方程式為CO₂+H₂O+Ba²⁺+2HS^-=BaCO₃↓+2H₂S↑．
（4）脫硫過程是用Na₂CO₃溶液將BaCO₃漿液中含有的BaS₂O₃除去：CO₃^2-+BaS₂O₃=BaCO₃+S₂O₃^2-，該反應的平衡常數(shù)為6.4×10³【已知K_sp（BaCO₃）=2.5×10^-9，K_sp（BaS₂O₃）=1.6×10^-5】．
（5）Ba（HS）₂溶液中離子濃度由大到小的順序為c（HS^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（S^2-），用等式表示溶液中所有離子之間的關系：2c（Ba²⁺）+c（H⁺）=c（HS^-）+2c（S^2-）+c（OH^-）．
（6）BaCO₃不能用于醫(yī)療用的“鋇餐”，原因是BaCO₃與胃酸中的鹽酸反應生成可溶性的重金屬鹽BaCl₂，會使人中毒．

Answer 1

分析 重晶石和煤粉碎后煅燒粉碎反應生成硫化鋇、二氧化碳，尾氣主要是一氧化碳，反應后的固體浸取后通入二氧化碳預碳化，加入硫氫化鋇溶液反應生成碳酸鋇沉淀和硫化氫氣體，碳酸鋇脫硫后過濾干燥得到碳酸鋇產品，
（1）碳酸鋇粉碎后煅燒和碳反應生成硫化鋇和二氧化碳，氧化產物為二氧化碳，二氧化碳中存在兩個碳氧雙鍵，屬于共價化合物，當溫度過高時，尾氣中有毒氣體的含量會升高是高溫下碳和二氧化碳反應生成有毒氣體一氧化碳；
（2）提高浸取速率可以升溫、攪拌、粉碎增大接觸面積等措施；
（3）碳化時Ba（HS）₂和二氧化碳氣體發(fā)生反應生成碳酸鋇沉淀和硫化氫氣體；
（4）根據(jù)化學平衡常數(shù)為生成物的濃度冪之積與反應物的濃度冪之積之比列式，代入Ksp計算；
（5）Ba（HS）₂溶液中溶質是強堿弱酸鹽，HS^-離子水解程度大于其電離程度溶液顯堿性，溶液中存在電荷守恒；
（6）鋇餐的主要成分是硫酸鋇，硫酸鋇難電離，在溶液中不能電離出有毒的鋇離子，不會使人體中毒；碳酸鋇能與稀鹽酸反應生成可溶性的氯化鋇，氯化鋇能電離出有毒鋇離子．

解答 解：（1）碳酸鋇粉碎后煅燒和碳反應生成硫化鋇和二氧化碳，反應的化學方程式為：BaSO₄+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BaS+2CO₂↑，反應中碳元素化合價升高失電子做還原劑被氧化得到氧化產物二氧化碳，二氧化碳中存在兩個碳氧雙鍵，屬于共價化合物，電子式為：，高溫下碳和二氧化碳反應生成有毒氣體一氧化碳：CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO；
故答案為：BaSO₄+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$BaS+2CO₂↑；；CO₂+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO；
（2）提高浸取速率可以升溫、攪拌、粉碎增大接觸面積等措施；
故答案為：適當提高溫度（或攪拌等）；
（3）碳化時Ba（HS）₂和H₂S氣體粉碎反應生成碳酸鋇沉淀和硫化氫氣體，反應的離子方程式為：CO₂+H₂O+Ba²⁺+2HS^-=BaCO₃↓+H₂S↑；
故答案為：CO₂+H₂O+Ba²⁺+2HS^-=BaCO₃↓+2H₂S↑；
（4）CO₃^2-+BaS₂O₃═BaCO₃+S₂O₃^2-，該反應的平衡常數(shù)K=$\frac{c（{S}_{2}{{O}_{3}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（{S}_{2}{{O}_{3}}^{2-}）•c（B{a}^{2+}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）•c（B{a}^{2+}）}$$\frac{Ksp（Ba{S}_{2}{O}_{3}）}{Ksp（BaC{O}_{3}）}$=$\frac{1.6×1{0}^{-5}}{2.5×1{0}^{-9}}$=6.4×10³；
故答案為：6.4×10³；
（5）Ba（HS）₂溶液中溶質是強堿弱酸鹽，HS^-離子水解程度大于其電離程度溶液顯堿性，溶液中離子濃度大小為：c（HS^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（S^2-），溶液中存在電荷守恒2c（Ba²⁺）+c（H⁺）=c（HS^-）+2c（S^2-）+c（OH^-）；
故答案為：c（HS^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（S^2-）；2c（Ba²⁺）+c（H⁺）=c（HS^-）+2c（S^2-）+c（OH^-）；
（6）碳酸鋇與稀鹽酸反應生成氯化鋇、水和二氧化碳，該反應的化學方程式為：BaCO₃+2HCl=BaCl₂+CO₂↑+H₂O，BaCO₃與胃酸中的鹽酸反應生成可溶性的重金屬鹽氯化鋇會使人中毒；
故答案為：BaCO₃ 與胃酸中的鹽酸反應生成可溶性的重金屬鹽BaCl₂，會使人中毒．

點評 本題考查了物質制備工藝流程分析，主要是程度溶解平衡常數(shù)計算、電解質溶液中離子濃度大小比較、電荷守恒等知識點，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．