Question

6．八水氫氧化鍶[Sr（OH）₂•8H₂O]常用于改進干性油和油漆的干燥性．工業(yè)上常用天青石為原料制備八水氫氧化鍶，其生產(chǎn)流程如下：

已知：①Sr（OH）₂$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$SrO+H₂O；
②天青石主要成分為SrSO₄，主要雜質有BaCO₃、SiO₂等；
③SrSO₄、BaSO₄的溶度積常數(shù)分別為3.3×10^-7、1.1×10^-10．
（1）為了提高焙燒效率及原料轉化率，可在焙燒前將天青石先作研磨粉碎處理．
（2）焙燒過程中發(fā)生的主反應為SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑，還有多個副反應，其中屬于氧化還原反應的化學方程式是2C+O₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2CO或2C+Si$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Si+2CO（只寫一個 ）；焙燒過程中，當有5mol碳發(fā)生反應時，轉移的電子數(shù)為10N_A（設N_A為阿伏加德羅常數(shù)的值）．
（3）過濾1后濾渣的成分是BaSO₄．
（4）加適量硫酸除盡Ba²⁺時，為了阻止Sr²⁺轉化成SrSO₄•Sr²⁺的濃度應不高于0.03mol•L^-1．（注：溶液中離子濃度低于1×10^-5mol•L^-1時認為該離子已除盡）
（5）為了得到較純的Sr（OH）₂•8H₂O，過濾2后還需進行的兩步操作是洗滌、干燥．
（6）產(chǎn)品純度檢測：稱取2.80g該產(chǎn)品（含少量無機鹽雜質）于坩堝中，加熱至恒重，稱得剩余固體質量為1.18g，則該產(chǎn)品中Sr（OH）₂•8H₂O的質量分數(shù)為95%．

Answer 1

分析 以天青石（主要成分為SrSO₄含有BaCO₃、SiO₂）為原料制備八水合氫氧化鍶[Sr（OH）₂•8H₂O]，由流程可知，天青石和碳隔絕空氣高溫焙燒生成CO、SrS，加NaOH溶解SiO₂，過濾后剩余固體中主要含有SrS，加鹽酸后溶液中除含有Sr²⁺和Cl^-外，還含有少量Ba²⁺雜質，然后加硫酸生成硫酸鋇沉淀，所以過濾后濾渣為硫酸鋇，濾液中含SrSO₄、SrCl₂，再加入足量NaOH溶液，最后蒸發(fā)、冷卻結晶得到Sr（OH）₂•8H₂O；
（1）研磨粉碎可以增加反應物的接觸面積，提高反應速率，提高原料的轉化率；
（2）焙燒過程中發(fā)生的主反應為SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑，另外還有C與氧氣的反應、C與SiO2等的副反應發(fā)生，均為氧化還原反應；焙燒過程中碳為還原劑，氧化產(chǎn)物為CO，每個碳由0價升高為+2價；
（3）用HCl溶解SrS后的溶液中含有雜質鋇離子，加入硫酸的后生成硫酸鋇沉淀從而除去溶液中Ba²⁺雜質；
（4）根據(jù)鋇離子濃度、硫酸鋇的溶度積計算出鋇離子完全除去時硫酸根離子的濃度，然后根據(jù)硫酸鍶的溶度積計算出需要鍶離子的最小濃度；
（5）過濾1后的濾液中含有氯化鍶，加入過量氫氧化鈉溶液后，生成了氫氧化鍶，再蒸發(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離子并進行干燥即獲得Sr（OH）₂•8H₂O；
（6）稱取2.80g該產(chǎn)品（含少量無機鹽雜質）于坩堝中，加熱至恒重，稱得剩余固體質量為1.18g，質量的減輕為2.80g-1.18g=1.62g，根據(jù)Sr（OH）₂•8H₂O分解反應計算樣品中Sr（OH）₂•8H₂O的質量并計算純度．

解答 解：以天青石（主要成分為SrSO₄含有BaCO₃、SiO₂）為原料制備八水合氫氧化鍶[Sr（OH）₂•8H₂O]，由流程可知，天青石和碳隔絕空氣高溫焙燒生成CO、SrS，加NaOH溶解SiO₂，過濾后剩余固體中主要含有SrS，加鹽酸后溶液中除含有Sr²⁺和Cl^-外，還含有少量Ba²⁺雜質，然后加硫酸生成硫酸鋇沉淀，所以過濾后濾渣為硫酸鋇，濾液中含SrSO₄、SrCl₂，再加入足量NaOH溶液，最后蒸發(fā)、冷卻結晶得到Sr（OH）₂•8H₂O；
（1）天青石焙燒前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可以先研磨粉碎，故答案為：研磨粉碎；
（2）焙燒過程中發(fā)生的主反應為SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑，另外還有2C+O₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2CO、2C+Si$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Si+2CO，均為氧化還原反應；焙燒過程中碳為還原劑，氧化產(chǎn)物為CO，當有5mol碳被氧化共轉移10mol電子，故答案為：2C+O₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2CO或2C+Si$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Si+2CO；10N_A；
（3）用鹽酸溶解后的浸取液里含有Ba²⁺，滴加稀硫酸，有BaSO₄沉淀生成，過濾后得到濾渣為BaSO₄，故答案為：BaSO₄；
（4）由于在Ba²⁺濃度為1×10^-5 mol/L，BaSO₄的溶度積常數(shù)為1.1×10^-10，所以c（SO₄^2-）=$\frac{1.1×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-5}}$mol/L=1.1×10^-5$\frac{3.3×1{0}^{-7}}{1.1×1{0}^{-5}}$mol/L，而SrSO₄的溶度積常數(shù)為3.3×10^-7，所以c（Sr²⁺）=mol/L=3.0×10^-2=0.03mol/L，
故答案為：0.03；
（5）將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，然后從溶液中將晶體過濾出來，洗滌除去表面的雜質離子并進行干燥即獲得Sr（OH）₂•8H₂O，
故答案為：洗滌、干燥；
（6）設固體中含有Sr（OH）₂•8H₂O質量為mg，
Sr（OH）₂•8H₂O$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$SrO+9H₂O
  266                  162
  mg                   1.62g
m=2.66g，產(chǎn)品的純度為$\frac{2.66g}{2.80g}×100%$=95%，
故答案為：95%．

點評 本題考查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分離方法為解答的關鍵，涉及反應速率、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，題目難度較大．