- 比色法
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某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO4）对工业生产BaS进行模拟实验．BaS是可溶盐，在工业生产中，它是制备其他钡盐的中间产物．
BaSO4（s）+4C（s） 
BaSO4（s）+2C（s） 
（1）钡餐是医学上广泛用于检查胃病的材料，请写出由重晶石制备高纯BaSO4的两步化学反应方程式
______，______．
（2）反应C（s）+CO2（g） 
（3）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是______，______，
（4）在生产过程中会产生大量的CO2．常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c（H2CO3）=1.5×10-5 mol•L-1．若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3⇌HCO3-+H+的平衡常数K1=______．（已知：10-5.60=2.5×10-6）
（5）常温下，0.1mol•L-1NaHCO3溶液呈碱性，则溶液中c（H2CO3）______c（CO32-）（填“＞”、“=”或“＜”）．
正确答案
BaSO4+4C
BaS+H2SO4=BaSO4↓+H2S↑
+172.5
使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS的产量）
为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温
4.2×10-7mol•L-1
＞
解析
解：（1）重晶石与碳在高温下反应的化学方程式为BaSO4+4C 
（2）利用盖斯定律求解：
BaSO4（s）+4C（s）
BaSO4（s）+2C（s）
将以上两个热化学方程式相减，然后除以2可得：
C（s）+CO2（g）
故答案为：+172.5；
（3）加入过量C可提高重晶石的转化率，以上反应为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温，
故答案为：使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS的产量）；①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温；
（4）H2CO3⇌HCO3-+H+平衡时，溶液的pH=5.60，c（H2CO3）=1.5×10-5 mol•L-1，c（H+）=10-5.6mol•L-1，c（HCO3-）=10-5.6mol•L-1，碳酸的电离平衡常数K1=
（5）碳酸氢钠溶液里HCO3-的水解程度大于电离程度，则水解生成的碳酸的浓度大于电离生成的碳酸根离子浓度，故答案为：＞．
高锰酸钾广泛用作氧化剂、防腐剂、消毒剂、除臭剂及解毒剂．常见的制备流程如下：
已知：a．3MnO2+KClO3+6KOH═3K2MnO4+KCl+3H2O
b．3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3
请回答下列问题：
（1）步骤①中反应所选用的坩埚不能用______．
A．石英坩埚 B．铁坩埚 C．瓷坩埚 D．石墨坩埚
（2）步骤③通CO2的目的是为了调节溶液的pH，能否改用氯化氢______（填“能”或“否”），原因是______．
（3）步骤④中抽滤得到的固体是______．
（4）抽滤装置主要由______、安全瓶、抽气泵和布氏漏斗四部分组成，该实验中抽滤时能否用滤纸？______（填“能”或“不能”），理由是______．
（5）从滤液⑤得到高锰酸钾的后续操作步骤是______．
正确答案
解：（1）根据题给工艺流程图知，步骤①中有氢氧化钾参加反应，石英坩埚的成分为二氧化硅、瓷坩埚中含有二氧化硅，与氢氧化钾反应，不能选用，所以AC正确，
故答案为：AC；
（2）结合题给信息和高锰酸钾和盐酸的性质分析，步骤③通CO2的目的是为了调节溶液的pH，不能改用氯化氢，原因是反应生成的高锰酸钾能被HCl还原，产生的氯气有毒，污染环境，
故答案为：否；反应生成的高锰酸钾能被HCl还原，产生的氯气有毒会污染环境；
（3）根据反应3MnO2+KClO3+6KOH═3K2MnO4+KCl+3H2O、3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3可知，步骤④中抽滤得到的不溶的固体是二氧化锰，
故答案为：二氧化锰；
（4）抽滤装置主要由吸滤瓶、安全瓶、抽气泵和布氏漏斗四部分组成，该实验中抽滤时不能用滤纸，理由是因为高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀滤纸，
故答案为：吸滤瓶；不能；因为高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀滤纸；
（5）从滤液⑤得到高锰酸钾的后续操作步骤是为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，从而获得高锰酸钾，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
解析
解：（1）根据题给工艺流程图知，步骤①中有氢氧化钾参加反应，石英坩埚的成分为二氧化硅、瓷坩埚中含有二氧化硅，与氢氧化钾反应，不能选用，所以AC正确，
故答案为：AC；
（2）结合题给信息和高锰酸钾和盐酸的性质分析，步骤③通CO2的目的是为了调节溶液的pH，不能改用氯化氢，原因是反应生成的高锰酸钾能被HCl还原，产生的氯气有毒，污染环境，
故答案为：否；反应生成的高锰酸钾能被HCl还原，产生的氯气有毒会污染环境；
（3）根据反应3MnO2+KClO3+6KOH═3K2MnO4+KCl+3H2O、3K2MnO4+2CO2═2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3可知，步骤④中抽滤得到的不溶的固体是二氧化锰，
故答案为：二氧化锰；
（4）抽滤装置主要由吸滤瓶、安全瓶、抽气泵和布氏漏斗四部分组成，该实验中抽滤时不能用滤纸，理由是因为高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀滤纸，
故答案为：吸滤瓶；不能；因为高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀滤纸；
（5）从滤液⑤得到高锰酸钾的后续操作步骤是为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，从而获得高锰酸钾，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
工业上可用软锰矿（主要成分是MnO2）和黄铁矿（主要成分是FeS2）为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰（MnCO3）．其工业流程如图1：
回答下列问题：
（1）为了提高溶浸工序中原料的浸出率，可以采取的措施有（写一条）______．
（2）除铁工序中，在加入石灰调节溶液的pH前，加入适量的软锰矿，其作用是______．
（3）净化工序的目的是除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质．若测得滤液中c（F-）=0.01mol•L-1，滤液中残留的c（Ca2+）=______〔已知：Ksp（CaF2）=1.46×10-10〕，
（4）沉锰工序中，298K、c（Mn2+）为1.05mol•L-1时，实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间的关系如图2所示．根据图中信息得出的结论是______．
（5）沉锰工序中有CO2生成，则生成MnCO3的离子方程式是______．
（6）从沉锰工序中得到纯净MnCO3的操作方法是______．副产品A的化学式是______．
正确答案
解：（1）提高浸取率的措施可以是搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当增大酸的浓度等，
故答案为：搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当提高稀硫酸的浓度；
（2）主要成分是FeS2的黄铁矿在酸浸过程中产生亚铁离子，因此流程第二步除铁环节的铁应该转化铁离子才能更好除去，所以需要加入氧化剂软锰矿使残余的Fe2+转化为Fe3+，在加入石灰调节pH值使Fe3+完全沉淀，
故答案为：使残余的Fe2+转化为Fe3+；
（3）由于流程第二步加入了石灰引入了Ca2+杂质，因此除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质可分别使用（NH4）2S和NH4F，生成CuS、CaF沉淀除去，根据已知氟化钙的溶度积和c（F-）可知：c（Ca2+）=
故答案为：1.46×10-6mol•L-1；
（4）从沉锰的图象可以看出，在已给的几个pH值条件下，pH越大得到的MnCO3的产率越高，且需要的时间越短，且在pH=7时，有更好的效果，因此结论是pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO3的产率最高，
故答案为：pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO3的产率最高；
（5）沉锰工序的溶液中有Mn2+，加入碳酸氢铵，Mn2+会与HCO3-电离产生的CO32-结合成难溶的沉淀MnCO3，从而促进HCO3-进一步电离产生H+，一部分HCO3-又与电离得到的H+反应生成气体CO2，因此整个反应可以表达成Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，
故答案为：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；
（6）从沉锰工序中得到纯净MnCO3，只需将沉淀析出的MnCO3过滤、洗涤、干燥即可；得到的滤液中还有大量的铵根离子和硫酸根离子没有反应，因此可以制的副产品为：（NH4）2SO4，
故答案为：过滤、洗涤、干燥；（NH4）2SO4．
解析
解：（1）提高浸取率的措施可以是搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当增大酸的浓度等，
故答案为：搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当提高稀硫酸的浓度；
（2）主要成分是FeS2的黄铁矿在酸浸过程中产生亚铁离子，因此流程第二步除铁环节的铁应该转化铁离子才能更好除去，所以需要加入氧化剂软锰矿使残余的Fe2+转化为Fe3+，在加入石灰调节pH值使Fe3+完全沉淀，
故答案为：使残余的Fe2+转化为Fe3+；
（3）由于流程第二步加入了石灰引入了Ca2+杂质，因此除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质可分别使用（NH4）2S和NH4F，生成CuS、CaF沉淀除去，根据已知氟化钙的溶度积和c（F-）可知：c（Ca2+）=
故答案为：1.46×10-6mol•L-1；
（4）从沉锰的图象可以看出，在已给的几个pH值条件下，pH越大得到的MnCO3的产率越高，且需要的时间越短，且在pH=7时，有更好的效果，因此结论是pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO3的产率最高，
故答案为：pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO3的产率最高；
（5）沉锰工序的溶液中有Mn2+，加入碳酸氢铵，Mn2+会与HCO3-电离产生的CO32-结合成难溶的沉淀MnCO3，从而促进HCO3-进一步电离产生H+，一部分HCO3-又与电离得到的H+反应生成气体CO2，因此整个反应可以表达成Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，
故答案为：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；
（6）从沉锰工序中得到纯净MnCO3，只需将沉淀析出的MnCO3过滤、洗涤、干燥即可；得到的滤液中还有大量的铵根离子和硫酸根离子没有反应，因此可以制的副产品为：（NH4）2SO4，
故答案为：过滤、洗涤、干燥；（NH4）2SO4．
（1）为了加快软锰矿与硫酸、黄铁矿反应的速率，工业上除采用粉碎软锰矿的方法，还可以用哪些方法______．（写两种）
（2）流程中黄铁矿（主要含FeS2）和FeSO4的作用都是作还原剂，请写出FeSO4与软锰矿反应的离子方程式______．
（3）双氧水和氨水的作用分别是______．
（4）操作Ⅱ包括______、______、______、洗涤、干燥，可制得MnSO4•H2O粗产品，洗涤中最好选用______．
A．浓硫酸 B．水 C．乙醇 D．浓硫酸．
正确答案
解：由流程可知，软锰矿（主要成分为MnO2，含有MgSO4等杂质）中加入硫酸、黄铁矿及绿矾，在反应器中反应生成硫酸锰，再用双氧水将溶液中的亚铁离子氧化成铁离子，用氨水调节pH值，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤后除去氢氧化铁，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤可得硫酸锰粗产品，滤液再循环利用，
（1）根据影响反应速率的因素可知，加热、搅拌等可以提高反应速率，
故答案为：加热、搅拌等；
（2）FeSO4与软锰矿在酸性条件下将二氧化锰还原成+2价锰，亚铁离子被氧化成铁离子，反应的离子方程式为MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2H2O+2Fe3+，
故答案为：MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2H2O+2Fe3+；
（3）双氧水是常见的氧化剂，能氧化亚铁离子，氨水可以使铁离子生成氢氧化铁沉淀而除去，
故答案为：双氧化水氧化亚铁离子生成铁离子，氨水可以使铁离子生成氢氧化铁沉淀而除去；
（4）从硫酸锰溶液中获取硫酸锰固体，可以通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤，洗涤时要尽量减小硫酸锰的损失，所以选择乙醇洗涤，故选C，
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；过滤；C．
解析
解：由流程可知，软锰矿（主要成分为MnO2，含有MgSO4等杂质）中加入硫酸、黄铁矿及绿矾，在反应器中反应生成硫酸锰，再用双氧水将溶液中的亚铁离子氧化成铁离子，用氨水调节pH值，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤后除去氢氧化铁，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤可得硫酸锰粗产品，滤液再循环利用，
（1）根据影响反应速率的因素可知，加热、搅拌等可以提高反应速率，
故答案为：加热、搅拌等；
（2）FeSO4与软锰矿在酸性条件下将二氧化锰还原成+2价锰，亚铁离子被氧化成铁离子，反应的离子方程式为MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2H2O+2Fe3+，
故答案为：MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2H2O+2Fe3+；
（3）双氧水是常见的氧化剂，能氧化亚铁离子，氨水可以使铁离子生成氢氧化铁沉淀而除去，
故答案为：双氧化水氧化亚铁离子生成铁离子，氨水可以使铁离子生成氢氧化铁沉淀而除去；
（4）从硫酸锰溶液中获取硫酸锰固体，可以通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤，洗涤时要尽量减小硫酸锰的损失，所以选择乙醇洗涤，故选C，
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；过滤；C．
利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实．某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置（如图）如下：
（1）B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③______．
（2）设V（Cl2）/V（CH4）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应≥______．
（3）D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是______．
（4）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式______．
（5）E装置中除盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为______．
A．水洗分液法 B．蒸馏法 C．过滤法 D．结晶法
（6）工业上氯气采用电解饱和食盐水的方法来获得．若要获取标况下11.2×103m3的氯气，将同时获得______吨NaOH．
正确答案
解：（1）在加热条件下，二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气，同时生成的氯气中还含有水分，浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性，所以B装置除了控制气流速度、均匀混合气体外，还有干燥作用，故答案为：干燥混合气体；
（2）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，设V（Cl2）/V（CH4）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则应保证甲烷被完全取代，x应大于或等于4，故答案为：4；
（3）氯气具有强氧化性，能将碘离子氧化生成碘单质，所以D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是吸收过量的氯气，故答案为：吸收过量的氯气；
（4）生成的黑色小颗粒为炭黑，在强光照射下可发生CH4+2Cl2
（5）盐酸和有机物不能互溶，所以可以采用分液的方法分离，故选A；
（6）设氢氧化钠的质量为x，
电解饱和食盐水的方程式为：2NaCl+2H2O=Cl2↑+H2↑+2NaOH
22.4L 80g
11.2×106L x
22.4L：80g=11.2×106L：x
x=
故答案为：40．
解析
解：（1）在加热条件下，二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气，同时生成的氯气中还含有水分，浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性，所以B装置除了控制气流速度、均匀混合气体外，还有干燥作用，故答案为：干燥混合气体；
（2）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，设V（Cl2）/V（CH4）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则应保证甲烷被完全取代，x应大于或等于4，故答案为：4；
（3）氯气具有强氧化性，能将碘离子氧化生成碘单质，所以D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是吸收过量的氯气，故答案为：吸收过量的氯气；
（4）生成的黑色小颗粒为炭黑，在强光照射下可发生CH4+2Cl2
（5）盐酸和有机物不能互溶，所以可以采用分液的方法分离，故选A；
（6）设氢氧化钠的质量为x，
电解饱和食盐水的方程式为：2NaCl+2H2O=Cl2↑+H2↑+2NaOH
22.4L 80g
11.2×106L x
22.4L：80g=11.2×106L：x
x=
故答案为：40．
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