Question

自然界的礦物中有一種重晶石礦的主要成分是BaSO₄，它不溶于任何酸、堿和水，純凈的硫酸鋇可供醫(yī)療等方面應(yīng)用，某同學(xué)用重晶石和焦炭為原料，制取純凈硫酸鋇，部分流程如下（設(shè)礦物中雜質(zhì)不與焦炭反應(yīng)，也不溶于水）：

（1）步驟①中，哪些元素的化合價(jià)升高，哪些元素化合價(jià)降低？______，
（2）步驟②中溶液A中溶質(zhì)的化學(xué)式：______；
（3）寫出利用溶液A中的溶質(zhì)為主要原料制取BaSO₄的化學(xué)方程式：______．
（4）步驟②產(chǎn)生有毒氣體H₂S，應(yīng)加以改進(jìn)，為使實(shí)驗(yàn)既不產(chǎn)生H₂S又能獲得純凈BaSO₄，請你提出改進(jìn)意見．______；
有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）分析該步驟中各物質(zhì)所發(fā)生的變化，確定反應(yīng)前后各物質(zhì)中元素化合價(jià)，找出元素化合價(jià)發(fā)生改變的元素，可得到元素化合價(jià)升降的結(jié)論；
（2）根據(jù)弱酸鹽能與強(qiáng)酸鹽酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，利用復(fù)分解反應(yīng)相互交換成分的特點(diǎn)，可判斷溶液A中的溶質(zhì)；
（3）由溶液A中溶質(zhì)為氯化鋇的結(jié)論，利用氯化鋇能與硫酸或可溶性硫酸鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的性質(zhì)，選取一種可溶性硫酸鹽與氯化鋇反應(yīng)即可得到硫酸鋇，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（4）根據(jù)鹽類物質(zhì)的性質(zhì)特點(diǎn)，可溶于水的硫化鋇可與可溶性硫酸鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)而生成硫酸鋇和另外一種鹽，滿足了不產(chǎn)生硫化氫氣體污染物的要求，按此思路確定反應(yīng)并寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式．
解答：解：（1）雜質(zhì)不參與反應(yīng)，因此不考慮雜質(zhì)中的元素；而反應(yīng)前BaSO₄與C中Ba、S、O、C元素的化合價(jià)分別為+2、+6、-2、0，反應(yīng)后BaS、CO中Ba、S、O、C元素的化合價(jià)分別為+2、-2、-2、+2，因此可判斷碳元素化合價(jià)由0升高至+2，而硫元素的化合價(jià)由+6降低至-2；
（2）硫化鋇與鹽酸反應(yīng)生成硫化氫氣體，可判斷反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑，因此該步反應(yīng)中所得溶液A中溶質(zhì)為氯化鋇，其化學(xué)式為BaCl₂；
（3）利用氯化鋇能與硫酸鈉等發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成硫酸鋇的氯化鈉的轉(zhuǎn)化關(guān)系，可使用氯化鋇與硫酸鈉反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl；
（4）利用硫化鋇這種鹽與可溶解性硫酸鹽能生成硫酸鋇和另一種鹽，既可避免與鹽酸反應(yīng)放出有毒氣體硫化氫又可直接轉(zhuǎn)化為硫酸鋇，因此可采取在步驟②中加入硫酸鈉，反應(yīng)后過濾并洗滌除去附在固體表面的溶液，得到較為純凈的硫酸鋇，反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S；
故答案為：
（1）碳元素化合價(jià)升高，硫元素化合價(jià)降低；
（2）BaCl₂；
（3）BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl；
（4）可在步驟②中加入Na₂SO₄，然后過濾，洗滌后可得純凈BaSO₄； BaS+Na₂SO₄=BaSO₄↓+Na₂S．
點(diǎn)評：根據(jù)硫化鋇的組成特點(diǎn)及能與鹽酸反應(yīng)的事實(shí)，結(jié)合鹽類物質(zhì)的通性得出硫化鋇可與硫酸鹽反應(yīng)，此為解答本題時(shí)需要生成的新的認(rèn)知．