Question

3．氯化鍶晶體（SrCl₂•6H₂O）是一種用途廣泛的精細(xì)化學(xué)品，工業(yè)上常以天青石（主成分為SrSO₄、雜質(zhì)為BaSO₄等物質(zhì)）為原料制備該化學(xué)品的流程圖如圖所示，回答有關(guān)問(wèn)題：
（1）隔絕空氣的目的是以防止氧氣與碳反應(yīng)，酸浸前要對(duì)熔渣進(jìn)行粉碎，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．
（2）熔燒時(shí)的還原產(chǎn)物中是SrS時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑，浸出液中含有Sr²⁺、Ba²⁺、Cl^-等，寫(xiě)出酸浸時(shí)主要副反應(yīng)的化學(xué)方程式BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑．
（3）加入硫酸的目的是除去Ba²⁺，操作Ⅰ的名稱是過(guò)濾，操作Ⅱ的內(nèi)容包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，過(guò)濾及用50-60℃熱風(fēng)吹干六水氯化鍶，選擇該溫度的原因可能是使晶體干燥且防止晶體失去結(jié)晶水．

Answer 1

分析 以天青石（主要成分為SrSO₄、雜質(zhì)為BaSO₄等物質(zhì)）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，
（1）空氣中的氧氣在高溫下能氧化碳，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；
（2）熔燒時(shí)SrSO₄、被碳還原生成SrS，根據(jù)元素守恒和電子得失守恒可書(shū)寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)方程式；在熔燒時(shí)BaSO₄等還原成BaS，酸浸時(shí)會(huì)與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇和硫化氫等；
（3）浸出液中含有Sr²⁺、Ba²⁺、Cl^-等，加入硫酸可以除去Ba²⁺，操作Ⅰ是分離固體和溶液的，操作Ⅱ是從氯化鍶溶液中獲得六水氯化鍶晶體，可以將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，然后從溶液中將晶體過(guò)濾出來(lái)，洗滌除去表面的雜質(zhì)離子并進(jìn)行干燥即獲得SrCl₂•6H₂O，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)晶體會(huì)失去結(jié)晶水，據(jù)此答題；

解答 解：以天青石（主要成分為SrSO₄、雜質(zhì)為BaSO₄等物質(zhì)）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，
（1）空氣中的氧氣在高溫下能氧化碳，所以要隔絕空氣，以防止氧氣與碳反應(yīng)，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：以防止氧氣與碳反應(yīng)；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；
（2）熔燒時(shí)SrSO₄、被碳還原生成SrS，化學(xué)反應(yīng)方程式為SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑，在熔燒時(shí)BaSO₄等還原成BaS，酸浸時(shí)會(huì)與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇和硫化氫，反應(yīng)的方程式為BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑，
故答案為：SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑；BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑；
（3）浸出液中含有Sr²⁺、Ba²⁺、Cl^-等，加入硫酸可以除去Ba²⁺，操作Ⅰ是分離固體和溶液的，可以用過(guò)濾的方法，操作Ⅱ是從氯化鍶溶液中獲得六水氯化鍶晶體，可以將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，然后從溶液中將晶體過(guò)濾出來(lái)，洗滌除去表面的雜質(zhì)離子并進(jìn)行干燥即獲得SrCl₂•6H₂O，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)晶體會(huì)失去結(jié)晶水，溫度過(guò)低干燥的速率又慢，所以用50-60℃，使晶體干燥且防止晶體失去結(jié)晶水，
故答案為：除去Ba²⁺；過(guò)濾；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥；使晶體干燥且防止晶體失去結(jié)晶水．

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，注意流程分析與所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．