Question

7．六水氯化鍶（SrCl₂•6H₂O）是實驗室重要的分析試劑，其工業(yè)生產(chǎn)流程如下圖所示：

請按要求回答下列問題：
（1）鍶（Sr）與Mg同主族，比Mg周期數(shù)大2，Sr的原子序數(shù)為38．
（2）天青石在燃燒前應進行的操作是粉碎．
反應①中僅有S元素被還原，且1molS轉移8mole^-．寫出該反應的化學方程式：SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑．
（3）反應②中鹽酸不宜過稀的原因是鹽酸過量會使反應②的速率過慢．反應③中硫酸的作用是除去溶液中Ba²⁺雜質(zhì)．操作Ⅰ、Ⅱ分別是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶．
（4）濾液I中Ba²⁺濃度為1×10^-5mol/L；為了提高原料的利用率，濾液Ⅰ中Sr²⁺的濃度應不高于0.03mol/L．【已知：K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10，K_sp（SrSO₄=3.3×10^-7】
（5）測產(chǎn)品純度：稱取2.000g樣品溶解于適量水中，向其中加入10.00mL 1.200mol/LAgNO₃溶液，再稀硝酸酸化，待Cl^-完全沉淀后（設溶液中除Cl^-外，不含其它與Ag⁺反應的離子），用含F(xiàn)e³⁺的溶液作指示劑，再用0.1000mol/L的NH₄SCN標準溶液滴定剩余的Ag⁺，以AgSCN白色沉淀的形式析出，消耗標準液20.00mL．
①滴定終點時的現(xiàn)象是：滴入最后一滴NH₄SCN溶液，溶液由無色突然變?yōu)檠�紅色，且30 s不褪色．
②接近終點時，須輕輕搖動錐形瓶，而不得劇烈搖動，否則會使樣品純度測定值偏低，這說明K_sp（AgCl）＞K_sp（AgSCN）（填“＞”或“＜”）．
③所得產(chǎn)品樣品的純度為66.6%．

Answer 1

分析 以天青石（主要成分為SrSO₄）為原料制備六水氯化鍶（SrCl₂•6H₂O），由流程可知，天青石和碳隔絕空氣高溫焙燒生成CO、SrS，SrS加鹽酸后溶液中除含有Sr²⁺和Cl^-外，還含有少量Ba²⁺雜質(zhì)，然后加硫酸生成硫酸鋇沉淀，所以過濾后濾渣為硫酸鋇，過濾1后的濾液中含有氯化鍶，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，然后從溶液中將晶體過濾出來，洗滌除去表面的雜質(zhì)離子并進行干燥即獲得SrCl₂•6H₂O．
（1）處于過渡元素之前的同主族相鄰的3、4兩周期元素原子序數(shù)差8，相鄰的4、5兩周期元素原子序數(shù)差18；
（2）天青石在燃燒前應進行研磨粉碎，目的是增加反應物的接觸面積；SrSO₄中只有S被還原，1mol的S轉移8mol的電子，反應后生成的-2價硫離子，據(jù)此寫出該反應的化學方程式；
（3）鹽酸過量會使反應②的速率過慢，用HCl溶解SrS后的溶液中含有雜質(zhì)鋇離子，加入硫酸的后生成硫酸鋇沉淀從而除去溶液中Ba²⁺雜質(zhì)；過濾1后的濾液中含有氯化鍶，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，然后從溶液中將晶體過濾出來，洗滌除去表面的雜質(zhì)離子并進行干燥即獲得SrCl₂•6H₂O；
（4）由Ba²⁺濃度及硫酸鋇溶度積計算溶液中SO₄^2-的濃度，再根據(jù)SrSO₄的溶度積計算濾液中Sr²⁺的最大濃度；
（5）①反應過程中用含F(xiàn)e³⁺的溶液作指示劑，用NH₄SCN標準溶液滴定剩余的AgNO₃，滴入最后一滴后溶液變化為血紅色證明反應達到終點；
②組成相似的難溶電解質(zhì)，溶解度與溶度積成正比，則K_sp越大溶解度越大，此現(xiàn)象說明AgCl沉淀會轉化為AgSCN沉淀；?
③根據(jù)關系式NH₄SCN～AgNO₃可知，計算過量的AgNO₃的物質(zhì)的量，而AgNO₃總物質(zhì)的量為0.012 mol，所以得到與SrCl₂反應的AgNO₃物質(zhì)的量計算純度．

解答 解：（1）鍶（Sr）與Mg同主族，比Mg周期數(shù)大2，Sr在Mg的下兩個周期，Mg的原子序數(shù)為12，則Sr的原子序數(shù)為12+8+18=38，
故答案為：38；
（2）天青石焙燒前先研磨粉碎，其目的是為了增加反應物的接觸面積，提高化學反應速率，從而提高原料的轉化率，在焙燒的過程中若只有S被還原，1mol的S轉移8mol的電子，由于在反應前元素的化合價為+6價，所以反應后元素的化合價為-2價，因此碳與天青石在高溫下發(fā)生反應的化學方程式為：SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑，
故答案為：粉碎；SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑；
（3）SrS加鹽酸：SrS+2HCl=SrCl₂+H₂S↑，鹽酸不宜過稀，否則鹽酸過量會使反應速率過慢，在用HCl溶解SrS后的溶液中加入硫酸的目的是除去溶液中Ba²⁺雜質(zhì)，過濾后濾渣為硫酸鋇，過濾1后的濾液中含有氯化鍶，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，然后從溶液中將晶體過濾出來，洗滌除去表面的雜質(zhì)離子并進行干燥即獲得SrCl₂•6H₂O，
故答案為：鹽酸過量會使反應②的速率過慢；除去溶液中Ba²⁺雜質(zhì)；蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶；
（4）由于在Ba²⁺濃度為1×10^-5 mol/L，BaSO₄的溶度積常數(shù)為1.1×10^-10，所以c（SO₄^2-）=$\frac{1.1×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-5}}$mol/L=1.1×10^-5mol/L，而SrSO₄的溶度積常數(shù)為3.3×10^-7，所以c（Sr²⁺）=$\frac{3.3×1{0}^{-7}}{1.1×1{0}^{-5}}$mol/L=0.03mol/L，
故答案為：0.03mol/L；
（5）①Ag⁺ 完全以AgSCN白色沉淀的形式析出后，再滴加KSCN溶液，就會與Fe³⁺產(chǎn)生絡合物是溶液變?yōu)榧t色，因此滴定達到終點時：滴入最后一滴NH₄SCN溶液，溶液由無色突然變?yōu)檠�紅色，且30 s不褪色，
故答案為：滴入最后一滴NH₄SCN溶液，溶液由無色突然變?yōu)檠�紅色，且30 s不褪色；
②到達終點后，則必須輕輕搖動錐形瓶，（此時不得劇烈搖動）以減少誤差，AgCl沉淀會轉化為AgSCN沉淀，組成相似的難溶電解質(zhì)，溶解度與溶度積成正比，則K_sp越大溶解度越大，這說明K_sp（AgCl）＞K_sp（AgSCN），劇烈搖動，誤差會使n（Cl^-）測定值偏低，
故答案為：＞；
③根據(jù)關系式NH₄SCN～AgNO₃可知，過量的AgNO₃的物質(zhì)的量為0.1 mol/L×0.02 L=0.002mol，而AgNO₃總物質(zhì)的量為0.012 mol，所以與SrCl₂反應的AgNO₃物質(zhì)的量為0.01 mol，求出n?SrCl₂?=0.005 mol，原氯化鍶樣品的純度=$\frac{0.005mol×（87.6+71+108）g/mol}{2g}$×100%≈66.6%，
故答案為：66.6%．

點評 本題考查六水氯化鍶制備實驗方案的設計，為高頻考點，把握制備流程中發(fā)生的化學反應及物質(zhì)分離方法為解答的關鍵，涉及原子序數(shù)、反應速率、氧化還原反應、滴定原理等，注意信息與所學知識的綜合應用，綜合性較強，題目難度中等．