高中化学试题解析93
1、(2023·全国甲卷26)BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料，采用下列路线可制备粉状BaTiO3。
回答下列问题：
(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是________。
(2)“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程式为_______。
(3)“酸化”步骤应选用的酸是______(填标号)。
a．稀硫酸
b．浓硫酸
c．盐酸
d．磷酸
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？_________，其原因是_________。
(5)“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为_________。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的n(CO2)∶n(CO)＝_______。
答案：
(1)做还原剂，将BaSO4还原
(3)c
(4)不可行
CaS也会与盐酸反应生成有毒气体和可溶于水的CaCl2，影响产品纯度
(6)1∶1
分析：
原料是BaSO4，产品是粉状BaTiO3。
焙烧时物质的转化是：BaSO4＋过量C＋过量CaCl2→BaCl2＋BaS＋CaS＋CO↑，S元素的化合价由＋6下降为－2，C元素的化合价由0升高为＋2。碳粉作还原剂，将BaSO4还原。
用水浸取时，BaCl2、BaS溶于水，还有过量的CaCl2，所以溶解时钙离子与硫离子反应生成硫化钙沉淀：
可见过滤后的滤渣主要是CaS，滤液中主要有BaCl2和可能有的BaS等。加入酸将硫离子转化，如果用硫酸会生成硫酸钡BaSO4沉淀，用磷酸会带入杂质硫酸根离子，所以选择盐酸。
这里不能直接用盐酸浸取焙烧的固体，会溶解CaS，生成可溶于水的CaCl2，影响产品的纯度。
滤液酸化后浓缩结晶得到较纯净的BaCl2晶体，溶于水，再加入TiCl4和(NH4)2C2O4将钡离子充分沉淀得到BaTiO(C2O4)2，再将其热分解得到粉状钛酸钡：
从热分解的化学方程式可知，生成的两种气体n(CO2)∶n(CO) ＝1∶1。
2、[2022·辽宁，16]某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3；
②金属活动性：Fe>(H)>Bi>Cu；
③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：
回答下列问题：
(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为_________________________。
a．进一步粉碎矿石
b．鼓入适当过量的空气
c．降低焙烧温度
(2)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为_______。
(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：
②_________。
(4)滤渣的主要成分为_______(填化学式)。
(5)生成气体A的离子方程式为__________。
(6)加入金属Bi的目的是_________。
答案：
(1)ab
(3)抑制金属离子水解
分析：
该工艺流程的目的是用辉铋矿和软锰矿制备BiOCl。
将两种矿石在空气中联合焙烧，两种矿石反应生成硫酸锰MnSO4，另外Bi2S3、FeS2与氧气反应生成金属氧化物和二氧化硫，过量的MnO2分解为Mn2O3：
从化学反应速率的影响因素看，将矿石粉碎增大反应物的接触面积、让空气适当过量提高氧气的浓度、提高焙烧的温度等均可加快反应速率，提高焙烧的效率。
水浸时，能溶于水的硫酸锰溶解，过滤进入滤液中，而不溶于水的氧化铋、三氧化二锰、氧化铁和二氧化硅等不溶于水。再将固体用浓盐酸溶解后过滤，二氧化硅不溶于盐酸进入滤渣。氧化铋和氧化铁溶解，生成氯化铋BiCl3和氯化铁FeCl3，而三氧化二锰则与浓盐酸发生氧化还原反应，得到氯气：
氧化铋、氯化铁和氯化锰容易水解，过量的浓盐酸可抑制金属离子其水解。
加入金属Bi可将铁离子还原成亚铁离子，以免铁离子水解混入BiOCl中，因为从表中的数据可知，当溶液的pH调至2.6时，铁离子会水解生成沉淀，而亚铁离子不会沉淀。
将滤液调至pH＝2.6时，氯化铋水解生成BiOCl，而此时氯化锰和氯化亚铁还没有沉淀，可以分离进入滤液中。
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云水散人
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