Question

11．碳酸钡广泛应用于显像管（CRT）、陶瓷、光学玻璃等行业．有一种碳酸盐矿石其主要成分为碳酸钡和碳酸钙，以此矿石为原料生产碳酸钡的流程如图所示．

【已知】：碳酸钡和碳酸钙具有相似的化学性质，高温下能分解成两种氧化物；氧化钡和氧化钙都能与水反应生成对应的氢氧化物，这两种氢氧化物均可以和二氧化碳反应．但氢氧化物溶解度有一定的差异，下表所示的是两种氢氧化物在不同温度下的溶解度．

温度/℃	0	40	80
Ca（OH）2溶解度/g	0.187	0.141	0.094
Ba（OH）2溶解度/g	1.67	8.22	101.4

（1）矿石研磨成粉末的目的增大接触面积，充分反应
（2）以下相关说法正确的是AC．
A．焙烧炉中添加焦炭粉和热空气是为了维持炉内的高温状态
B．焙烧炉内只涉及分解反应
C．废渣需要经过洗涤才能弃渣，是为了保护环境，同时充分利用原料
（3）写出焙烧炉中含钡元素物质发生反应的化学方程式：BaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BaO+CO₂↑；
（4）除了水之外，进入分离池中的物质是Ba（OH）₂和Ca（OH）₂，请你推测分离池中操作②的方法是B（选填“A”或“B”）．   A．降温，过滤；    B．加热，过滤
（5）写出由溶液B制取产品的化学方程式：Ba（OH）₂+CO₂=BaCO₃↓+H₂O；
（6）若此矿石原料50t，得到的产品质量为19.7t，则此矿石中钡元素的质量分数27.4%（写出计算过程）

Answer 1

分析 本题是酸碱盐的应用中的物质的制备，由题目给出的信息可知：
（1）考虑增大接触面积，充分反应；
（2）焙烧炉中添加焦炭粉和热空气是为了维持炉内的高温状态是正确的；废渣需要经过洗涤才能弃渣，是为了保护环境，同时充分利用原料是正确的；焙烧炉内涉及分解反应和化合反应，因此C是错误的．（3）焙烧炉中碳酸钡在高温的条件下生成氧化钡和二氧化碳，碳酸钙在高温的条件下生成氧化钙和二氧化碳；
（4）氧化钡和水反应生成氢氧化钡，氧化钙和水反应生成氢氧化钙；因此除了水之外，进入分离池中的物质是氢氧化钡和氢氧化钙；分离池中操作②的方法是：升温、过滤，因为氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小；
（5）由溶液B制取产品是二氧化碳与氢氧化钡反应生成碳酸钡白色沉淀和水；
（6）根据化学式、元素的质量分数，写出计算过程．

解答 解：（1）矿石研磨成粉末的目的增大接触面积，充分反应
（2）焙烧炉中添加焦炭粉和热空气是为了维持炉内的高温状态是正确的；废渣需要经过洗涤才能弃渣，是为了保护环境，同时充分利用原料是正确的；焙烧炉内涉及分解反应和化合反应，因此C是错误的；故答案为：AC；
（3）焙烧炉中碳酸钡在高温的条件下生成氧化钡和二氧化碳，故答案为：BaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BaO+CO₂↑；
（4）氧化钡和水反应生成氢氧化钡，氧化钙和水反应生成氢氧化钙；因此除了水之外，进入分离池中的物质是氢氧化钡和氢氧化钙；分离池中操作②的方法是：升温、过滤，因为氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小；故答案为：Ba（OH）₂、Ca（OH）₂，B．
（5）由溶液B制取产品是二氧化碳与氢氧化钡反应生成碳酸钡白色沉淀和水，故答案为：Ba（OH）₂+CO₂=BaCO₃↓+H₂O；
（6）因为得到的产品碳酸钡的质量为19.7t，故矿石中钡元素的质量为19.7t×$\frac{137}{137+12+16×3}×100%$=13.7t，故此矿石中钡元素的质量分数为$\frac{13.7t}{50t}×100%$=27.4%
故答案为：
（1）增大接触面积，充分反应；  （2）AC
（3）BaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BaO+CO₂↑；（4）Ba（OH）₂、Ca（OH）₂，B；
（5）Ba（OH）₂+CO₂=BaCO₃↓+H₂O；  （6）27.4%

点评 本考点属于实验题中的物质的制备题，综合性比较强，需要掌握酸碱盐的性质，还要掌握相互之间的反应规律和反应的条件．还要注意根据题目给出的信息判断属于哪一种类型，各有什么注意事项，要把握好．本考点主要出现在实验题中．