题目
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。TiCl-|||-水 酸 水 (NH4)2C2O4-|||-3aSO4 焙烧 → 浸取 酸化 → 浓缩结晶 溶解 沉淀 热分解 BaTiO3-|||-过量碳粉-|||-过量氯化钙-|||-CO 滤渣 母液 滤液回答下列问题：（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_{C{O_2)}}：nCO= ____ 。
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${n_{C{O_2}}}$：nCO= ____ 。
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${n_{C{O_2}}}$：nCO= ____ 。
题目解答
答案
解：（1）由流程可知，“焙烧”步骤中碳粉转化为了CO，化合价升高，做还原剂，将硫酸钡转化为硫化钡，故“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是将BaSO4还原为BaS，
故答案为：将BaSO4还原为BaS；
（2）“浸取”时多余的钙离子与硫离子生成硫化钙沉淀，故离子反应为：Ca2++S2-═CaS↓，
故答案为：Ca2++S2-═CaS↓；
（3）酸化的作用是为了将BaS转化为BaCl2而不能引入新杂质，故选用HCl,
故答案为：C；
（4）焙烧后的产物有BaS和CaS，如果直接加盐酸，多余的Ca2+无法除去，同时会放出更多的H2S污染环境，
故答案为：不可行，多余的Ca2+无法除去，同时会放出更多的H2S污染环境；
（5）由沉淀步骤可知加入了TiCl4和（NH4）2C2O4生成了BaTiO（C2O4）2，根据反应原子守恒可写出化学方程式为：BaCl2+TiCl4+2（NH4）2C2O4+H2O=BaTiO（C2O4）2+4NH4Cl+2HCl,
故答案为：BaCl2+TiCl4+2（NH4）2C2O4+H2O=BaTiO（C2O4）2+4NH4Cl+2HCl；
（6）BaTiO（C2O4）2分解方程式为：BaTiO（C2O4）2•4H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$BaTiO3+2CO↑+2CO2↑+4H2O，则${n_{C{O_2}}}$：nCO=1：1，
故答案为：1：1。
故答案为：将BaSO4还原为BaS；
（2）“浸取”时多余的钙离子与硫离子生成硫化钙沉淀，故离子反应为：Ca2++S2-═CaS↓，
故答案为：Ca2++S2-═CaS↓；
（3）酸化的作用是为了将BaS转化为BaCl2而不能引入新杂质，故选用HCl,
故答案为：C；
（4）焙烧后的产物有BaS和CaS，如果直接加盐酸，多余的Ca2+无法除去，同时会放出更多的H2S污染环境，
故答案为：不可行，多余的Ca2+无法除去，同时会放出更多的H2S污染环境；
（5）由沉淀步骤可知加入了TiCl4和（NH4）2C2O4生成了BaTiO（C2O4）2，根据反应原子守恒可写出化学方程式为：BaCl2+TiCl4+2（NH4）2C2O4+H2O=BaTiO（C2O4）2+4NH4Cl+2HCl,
故答案为：BaCl2+TiCl4+2（NH4）2C2O4+H2O=BaTiO（C2O4）2+4NH4Cl+2HCl；
（6）BaTiO（C2O4）2分解方程式为：BaTiO（C2O4）2•4H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$BaTiO3+2CO↑+2CO2↑+4H2O，则${n_{C{O_2}}}$：nCO=1：1，
故答案为：1：1。
解析
- 考查要点：本题围绕BaTiO3的制备工艺，考查氧化还原反应、离子反应方程式书写、物质分离与提纯、化学方程式配平及化学计量比计算等核心知识。
- 解题思路：
- （1） 根据流程中碳粉转化为CO，判断其作用为还原剂。
- （2） 抓住“浸取”步骤中钙离子与硫离子生成微溶物的特征。
- （3） 通过后续工艺需求（避免引入杂质）选择酸的类型。
- （4） 结合直接酸浸会导致杂质无法去除且产生有害气体分析。
- （5） 根据反应物与生成物的组成守恒配平化学方程式。
- （6） 通过热分解反应的化学计量关系直接得出气体体积比。
（1）碳粉的主要作用
关键点：碳粉在焙烧过程中被氧化为CO，同时将BaSO4还原为BaS。
结论：碳粉作为还原剂，实现硫酸钡到硫化钡的转化。
（2）浸取的离子方程式
关键点：浸取时，溶液中的Ca²+与S²−反应生成微溶的CaS沉淀。
方程式：
$\text{Ca}^{2+} + \text{S}^{2-} \rightarrow \text{CaS} \downarrow$
（3）酸化选用的酸
关键点：酸化需将BaS转化为BaCl2，且不能引入新杂质（如SO4²−）。
排除法：
- 稀硫酸会引入SO4²−，与后续流程矛盾。
- 盐酸可与BaS反应生成BaCl2，且HCl易挥发，不影响后续步骤。
答案：盐酸（选项c）。
（4）直接酸浸的可行性
关键点：
- 焙烧产物中含CaS，直接加酸会释放H2S气体污染环境。
- Ca²+无法通过后续步骤去除，影响产品纯度。
结论：不可行。
（5）沉淀步骤的化学方程式
配平逻辑：
- 反应物：BaCl2、TiCl4、(NH4)2C2O4、H2O。
- 生成物：BaTiO(C2O4)2、NH4Cl、HCl。
配平结果：
$\text{BaCl}_2 + \text{TiCl}_4 + 2(\text{NH}_4)_2\text{C}_2\text{O}_4 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{BaTiO}(\text{C}_2\text{O}_4)_2 + 4\text{NH}_4\text{Cl} + 2\text{HCl}$
（6）热分解的气体体积比
分解方程式：
$\text{BaTiO}(\text{C}_2\text{O}_4)_2 \cdot 4\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\Delta} \text{BaTiO}_3 + 2\text{CO} \uparrow + 2\text{CO}_2 \uparrow + 4\text{H}_2\text{O}$
计量比：CO2与CO的物质的量比为1:1。