Question

鋇鹽行業生產中排出大量的鋇泥[主要含有BaCO₃、BaSiO₃、BaSO₃、Ba（FeO₂）₂等．某主要生產BaCl₂、BaCO₃、BaSO₄的化工廠利用鋇泥制取Ba（NO₃）₂，其部分工藝流程如下：

（1）酸溶過程中會產生CO₂、硫酸鋇、硅酸．
①二氧化碳與水作用形成的碳酸在水中的電離常數K_a1=4.2×10^-7，K_a2=5.6×10^-11；次氯酸在水中的電離常數K_a=4.7×10^-8．寫出向“84消毒液”（主要成分為氯化鈉和次氯酸鈉）中通入二氧化碳發生反應的離子方程式

ClO^-+CO₂+H₂O═HClO+HCO₃^-

；
②硫酸鋇是重晶石的主要成分．工業上可以用碳來對重晶石進行處理得到BaS，最終轉化成BaCl₂．
已知：BaSO₄（s）+4C（s）═4CO（s）+BaS（s）△H=571.2KJ/mol
BaSO₄（s）+2C（s）═2CO₂（s）+BaS（s）△H=226.2KJ/mol
則：C和CO₂在高溫下反應的熱化學方程式為：

C（s）+CO₂（g）═CO（g）△H=+172.5KJ/mol

（2）酸溶后溶液中pH=1，Ba（FeO₂）₂與HNO₃的反應化學方程式為

Ba（FeO₂）₂+8HNO₃=Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O

．
（3）酸溶時通常控制反應溫度不超過70℃，且不使用濃硝酸的原因是

防止反應速度過快，濃HNO₃易揮發、分解

．
（4）該廠結合本廠實際，選用的X為

BaCO₃

（填化學式）；中和Ⅰ使溶液中

Fe³⁺、H⁺

（填離子符號）的濃度減少（中和Ⅰ引起的溶液體積變化可忽略）．
（5）上述流程中洗滌的目的是

減少可溶性鋇鹽對環境的污染

．

Answer 1

分析：（1）①根據電離常數判斷酸性強弱，以此書寫反應的離子方程式；
②利用蓋斯定律計算反應熱；
（2）Ba（FeO₂）₂與HNO₃反應的化學方程式為：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O；
（3）溫度越高反應速率越快，故控制溫度不超過70℃是為了防止反應速率過快，且濃硝酸越濃越易分解，溫度高既易揮發，也易分解，故不用濃硝酸．
（4）X既要能中和硝酸，又不產生新雜質，結合本廠實際，故可用BaCO₃；中和Ⅰ使溶液中的Fe³⁺形成Fe（OH）₃沉淀、H⁺濃度減小；
（5）洗滌廢渣是為了減少廢渣中可溶性鋇鹽對環境的污染．

解答：解：（1）①由電離常數可知酸性：H₂CO₃＞HClO＞HCO₃^-；所以，向次氯酸鈉溶液中通入二氧化碳反應的離子方程式為
ClO^-+CO₂+H₂O═HClO+HCO₃^-，故答案為：ClO^-+CO₂+H₂O═HClO+HCO₃^-；
②已知：①BaSO₄（s）+4C（s）═4CO（s）+BaS（s）△H=+571.2KJ/mol，
②BaSO₄（s）+2C（s）═2CO₂（s）+BaS（s）△H=+226.2KJ/mol，
利用蓋斯定律將

①-②

2

可得：C（s）+CO₂（g）═CO（g）；
△H=

571.2kJ/mol-226.2kJ/mol

2

=+172.5kJ/mol，
故答案為：C（s）+CO₂（g）═CO（g）△H=+172.5KJ/mol；
（2）Ba（FeO₂）₂中Fe元素是+3價，故Ba（FeO₂）₂與硝酸不發生氧化還原反應，其反應方程式為：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O，
故答案為：Ba（FeO₂）₂+8HNO₃═Ba（NO₃）₂+2Fe（NO₃）₃+4H₂O；
（3）酸溶時控制反應溫度不超過70℃，是為了防止溫度過高，反應速率太快；不使用濃硝酸，是因為濃HNO₃不穩定，易分解，易揮發，
故答案為：防止反應速率過快，濃HNO₃易揮發、分解；
（4）加入X調節溶液的pH=4～5，則X應能消耗H⁺，結合工廠主要生產BaCl₂、BaCO₃、BaSO₄的實際情況，可選用BaCO₃；中和后溶液中H⁺濃度減小，pH在4～5時，Fe³⁺也完全沉淀，故Fe³⁺濃度也減小，故答案為：BaCO₃；Fe³⁺、H⁺；
（5）因為鋇鹽是重金屬鹽，有毒，故洗滌的目的是減少廢渣中可溶性鋇鹽對環境的污染，
故答案為：減少廢渣中可溶性鋇鹽對環境的污染．

點評：本題考查學生在“工藝流程閱讀、相關反應化學方程式書寫、化學反應條件控制的原理、生產流程的作用”等方面對元素化合物性質及其轉化關系的理解和應用程度，考查學生對新信息的處理能力，題目難度中等，注意（1）為易錯點，注意酸性強弱的判斷．