Question

5．鍶（Sr）為第五周期IIA族元素，其化合物六水氯化鍶（SrCl₂•6H₂O）是實(shí)驗(yàn)室重要的分析試劑，工業(yè)上常以天青石（主要成分為SrSO₄）為原料制備，生產(chǎn)流程如圖：

已知：
①經(jīng)鹽酸浸取后的溶液中除含有Sr²⁺和Cl^-外，還有少量的Ba²⁺雜質(zhì)．
②BaSO₄的溶度積常數(shù)為1.1×10^-10，SrSO₄的溶度積常數(shù)為3.3×10^-7．
③SrCl₂•6H₂O的摩爾質(zhì)量為267g/mol
（1）工業(yè)上天青石焙燒前應(yīng)先研磨粉碎，其目的是增加反應(yīng)物的接觸面積，提高化學(xué)反應(yīng)速率．
（2）工業(yè)上天青石隔絕空氣高溫焙燒時(shí)，若0.5mol SrSO₄中只有S元素被還原，且轉(zhuǎn)移了4mol電子．則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑．
（3）浸取后加入硫酸的目的是（用離子方程式表示）SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓．為了提高原料的利用率，濾液中Sr²⁺的濃度應(yīng)不高于0.03 mol/L （注：此時(shí)濾液中Ba²⁺濃度為1×10^-5mol/L）．
（4）產(chǎn)品純度檢測(cè)：稱取1.000g產(chǎn)品溶解于適量水中，向其中加入含AgNO₃0.01mol的AgNO₃溶液（溶液中除Cl^-外，不含其它與Ag⁺反應(yīng)的離子），待Cl^-完全沉淀后，滴入1-2滴含F(xiàn)e³⁺的溶液作指示劑，用0.2000mol/L的NH₄SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的AgNO₃，使剩余的Ag⁺以AgSCN白色沉淀的形式析出．（已知：SCN^-先與Ag⁺反應(yīng)）．
①滴定反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)的現(xiàn)象是當(dāng)加入最后1滴NH₄SCN溶液時(shí)，溶液由無(wú)色變?yōu)檠�紅色，且30s不褪色．
②若滴定過(guò)程用去上述濃度的NH₄SCN溶液20.00mL，則產(chǎn)品中SrCl₂•6H₂O的質(zhì)量百分含量為80.1%（保留3位有效數(shù)字）．
（5）由SrCl₂•6H₂O晶體制取無(wú)水氯化鍶的主要儀器除了酒精燈、泥三角、三腳架外，還有坩堝．

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(guò)濾后濾渣為硫酸鋇，濾液中含SrSO₄、SrCl₂，最后蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶得到SrCl₂•6H₂O，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）研磨粉碎的目的是增加反應(yīng)物的接觸面積，提高反應(yīng)速率，提高原料的轉(zhuǎn)化率，；
故答案為：增加反應(yīng)物的接觸面積，提高化學(xué)反應(yīng)速率；
（2）由SrSO₄中只有S被還原，且1mol SrSO₄反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移8mol，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為SrSO₄+4C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑；
故答案為：SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑；
（3）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)，反應(yīng)為：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；
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=3.0×10^-2=0.03mol/L；
故答案為：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；0.03；
（4）①若NH₄SCN不再剩余的Ag⁺結(jié)合形成AgSCN白色沉淀，溶液中就會(huì)含有SCN^-，就會(huì)與Fe³⁺產(chǎn)生絡(luò)合物是溶液變?yōu)榧t色，因此滴定達(dá)到終點(diǎn)時(shí)溶液由無(wú)色變?yōu)檠�紅色，且30 s不褪色；
故答案為：當(dāng)加入最后1滴NH₄SCN溶液時(shí)，溶液由無(wú)色變?yōu)檠�紅色，且30 s不褪色；
②n（NH₄SCN）=0.2000mol/L×0.02L=4.0×10^-3mol，Ag⁺以AgSCN白色沉淀的形式析出，所以溶液中剩余的Ag⁺的物質(zhì)的量為：n（Ag⁺）=4.0×10^-3mol，則與Cl^-反應(yīng)的Ag⁺的物質(zhì)的量為：n（Ag⁺）=1×10^-2 mol-4.0×10^-3mol=6.0×10^-3mol，
1.000g產(chǎn)品中SrCl₂•6H₂O的物質(zhì)的量為：n（SrCl₂•6H₂O）=$\frac{1}{2}$×n（Ag⁺）=3×10^-3mol，
1.000g產(chǎn)品中SrCl₂•6H₂O的質(zhì)量為：m（SrCl₂•6H₂O）=3×10^-3mol×267 g/mol=0.801g，
所以產(chǎn)品純度為：$\frac{0.801g}{1g}$×100%=80.1%；
故答案為：80.1%；
（5）由SrCl₂•6H₂O晶體制取無(wú)水氯化鍶的儀器有酒精燈、泥三角、三腳架、坩堝；
故答案為：坩堝．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握制備流程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及物質(zhì)分離方法為解答的關(guān)鍵，涉及反應(yīng)速率、氧化還原反應(yīng)、滴定原理等，注意信息與所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．