Question

10．一種工業(yè)制備SrCl•6H₂O的生產(chǎn) 流程如下：

已知：①M(fèi)（SrCl₂•6H₂O）=267g/mol；
②K_sp（SrSO₄）=3.3×10^-7、K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10；
③經(jīng)鹽酸浸取后，溶液中除含有Sr²⁺和Cl^-外，還含有少量Ba²⁺雜質(zhì)．
（1）隔絕空氣高溫焙燒，若2mol SrSO₄中只有S被還原，轉(zhuǎn)移了16mol電子．寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑．
（2）過濾2后還需進(jìn)行的兩步操作是洗滌、干燥．
（3）加入硫酸的目的是除去溶液中Ba²⁺雜質(zhì)；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：此時濾液中Ba²⁺濃度為1×10^-5 mol/L）．
（4）產(chǎn)品純度檢測：稱取1.000g產(chǎn)品溶解于適量水中，向其中加入含AgNO₃1.100×10^-2 mol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，用含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．
①滴定反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液由無色變?yōu)檠�紅色，且30 s不褪色．
②若滴定過程用去上述濃度的NH₄SCN溶液20.00mL，則產(chǎn)品中SrCl₂•6H₂O的質(zhì)量百分含量為93.45%（保留4位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 SrSO₄和碳隔絕空氣高溫焙燒生成CO、固體，固體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，過濾除去，濾液中含SrCl₂等，最后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、洗滌、干燥得到SrCl₂•6H₂O．
（1）SrSO₄和碳隔絕空氣高溫焙燒，C發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO，設(shè)S元素在還原產(chǎn)物中化合價(jià)為x，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則6mol×（6-x）=16mol，解得x=-2，故還原產(chǎn)物為CrS；
（2）過濾2后進(jìn)行的操作洗去附著的雜質(zhì)并干燥；
（3）加入硫酸除去Ba²⁺離子；由Ba²⁺濃度及硫酸鋇溶度積計(jì)算溶液中SO₄^2-的濃度，再根據(jù)SrSO₄的溶度積計(jì)算濾液中Sr²⁺的最大濃度；
（4）①Ag⁺ 完全以AgSCN白色沉淀的形式析出后，再滴加KSCN溶液，會與鐵離子反應(yīng)，溶液呈紅色；
②根據(jù)消耗的NH₄SCN溶液，計(jì)算剩余Ag⁺ 的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算與氯離子反應(yīng)消耗Ag⁺ 的物質(zhì)的量，可得氯離子物質(zhì)的量，由氯離子守恒計(jì)算SrCl₂•6H₂O的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算含量．

解答 解：SrSO₄和碳隔絕空氣高溫焙燒生成CO、固體，固體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，過濾除去，濾液中含SrCl₂等，最后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、洗滌、干燥得到SrCl₂•6H₂O．
（1）SrSO₄和碳隔絕空氣高溫焙燒，C發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO，設(shè)S元素在還原產(chǎn)物中化合價(jià)為x，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則6mol×（6-x）=16mol，解得x=-2，故還原產(chǎn)物為CrS，反應(yīng)方程式為：SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑，
故答案為：SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑；
（2）將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)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(jìn)行干燥即獲得SrCl₂•6H₂O，
故答案為：洗滌、干燥；
（3）經(jīng)鹽酸浸取后的溶液中含有少量Ba²⁺雜質(zhì)，加入硫酸的目的是除去溶液中Ba²⁺雜質(zhì)，
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：除去溶液中Ba²⁺雜質(zhì)；0.03；
（4）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(luò)合物是溶液變?yōu)榧t色，因此滴定達(dá)到終點(diǎn)時溶液由無色變?yōu)檠�紅色，且30 s不褪色，
故答案為：溶液由無色變?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⁺）=1.100×10^-2 mol-4.0×10^-3mol=7.0×10^-3mol，
1.000g產(chǎn)品中SrCl₂•6H₂O的物質(zhì)的量為：n（SrCl₂•6H₂O）=$\frac{1}{2}$×n（Ag⁺）=3.5×10^-3mol，
1.000g產(chǎn)品中SrCl₂•6H₂O的質(zhì)量為：m（SrCl₂•6H₂O）=3.5×10^-3mol×267 g/mol=0.9345g，
所以產(chǎn)品純度為：$\frac{0.9435g}{1g}$×100%=93.45%，
故答案為：93.45%．

點(diǎn)評 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，涉及氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的分離提純、對試劑的分析評價(jià)、溶度積有關(guān)計(jì)算、物質(zhì)含量測定、滴定原理應(yīng)用等，綜合性較強(qiáng)，基本屬于拼合型題目，題目難度中等．