Question

11．实验室模拟以天青石（主要成分为硫酸锶，含不溶性杂质）为原料制备碳酸锶的流程图如下：
试回答下列问题：
（1）高温焙烧过程中另一产物为硫化物，且只该硫化物可溶于水．试写出该过程的化学方程式：4C+SrSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑．
（2）15%～20%的乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱碱性，在上述合成线路中用作气体的吸收剂．用离子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱碱性的原因：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-．
（3）已知，酸性：H₂S＞H₂CO₃＞HS^-，则溶解过程中的离子方程式为：CO₂+Sr²⁺+2S^2-+H₂O═SrCO₃↓+2HS^-．
（4）碳酸锶的另一种制备方法是用天青石和Na₂CO₃溶液混合浸泡制得，反应的离子方程式为SrSO₄+CO₃^2-?srCΟ₃+SO₄^2-，已知K_sp（SrSO₄）=3×10^-7，K_sp（SrCO₃）=1×10^-10，则该反应的平衡常数等于3000．如果将Na₂CO₃换成（NH₄）₂CO₃，SrCO₃的产率将降低，其原因是两者浓度相等时，Na₂CO₃溶液中c（CO₃^2-）大于（NH₄）₂CO₃溶液中c（CO₃^2-），有利于碳酸锶的形成．

Answer 1

分析 天青石（主要成分为硫酸锶，含不溶性杂质）与碳在高温下焙烧制得硫化锶，同时产生能点燃的气体，应为一氧化碳，硫化锶溶于水得硫化锶溶液，硫化锶溶液中通入二氧化碳，生成碳酸锶沉淀，将沉淀洗涤可得碳酸锶，
（1）根据上面的分析可知，硫酸锶与碳在高温下反应生成硫化锶和一氧化碳；
（2）氨基结合水电离平衡中的氢离子，促进水电离平衡正向进行，氢氧根离子浓度增大，溶液显碱性；
（3）根据强酸制弱酸的原理，酸性：H₂S＞H₂CO₃＞HS^-，所以在硫化钙溶液中通入二氧化碳生成碳酸锶和HS^-，据此书写离子方程式；
（4）反应SrSO₄+CO₃^2-?srCΟ₃+SO₄^2-的平衡常数K=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{4}^{2-}）}$=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）•c（S{r}^{2+}）}{c（C{O}_{4}^{2-}）•c（S{r}^{2+}）}$=$\frac{K{\;}_{sp}（SrS{O}_{4}）}{K{\;}_{sp}（SrC{O}_{3}）}$；Na₂CO₃换成（NH₄）₂CO₃，则SrCO₃的产率将降低，由SrSO₄+CO₃^2-?SrCO₃+SO₄^2-可知，与碳酸根离子浓度有关．

解答 解：天青石（主要成分为硫酸锶，含不溶性杂质）与碳在高温下焙烧制得硫化锶，同时产生能点燃的气体，应为一氧化碳，硫化锶溶于水得硫化锶溶液，硫化锶溶液中通入二氧化碳，生成碳酸锶沉淀，将沉淀洗涤可得碳酸锶，
（1）根据上面的分析可知，硫酸锶与碳在高温下反应生成硫化锶和一氧化碳，反应方程式为4C+SrSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑，
故答案为：4C+SrSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑；
（2）乙醇胺水溶液呈弱碱性是取代基氨基结合氢离子，使溶液中的氢氧根离子浓度增大，反应的离子方程式为：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-；
故答案为：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-；
（3）根据强酸制弱酸的原理，酸性：H₂S＞H₂CO₃＞HS^-，所以在硫化钙溶液中通入二氧化碳生成碳酸锶和HS^-，反应的离子方程式为CO₂+Sr²⁺+2S^2-+H₂O═SrCO₃↓+2HS^-，
故答案为：CO₂+Sr²⁺+2S^2-+H₂O═SrCO₃↓+2HS^-；
（4）反应SrSO₄+CO₃^2-?srCΟ₃+SO₄^2-的平衡常数K=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{4}^{2-}）}$=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）•c（S{r}^{2+}）}{c（C{O}_{4}^{2-}）•c（S{r}^{2+}）}$=$\frac{K{\;}_{sp}（SrS{O}_{4}）}{K{\;}_{sp}（SrC{O}_{3}）}$=$\frac{3×1{0}^{-7}}{1×1{0}^{-10}}$=3000，Na₂CO₃换成（NH₄）₂CO₃，当两者浓度相等时，Na₂CO₃溶液中c（CO₃^2-）大于（NH₄）₂CO₃溶液中c（CO₃^2-），则由SrSO₄+CO₃^2-?SrCO₃+SO₄^2-可知，SrCO₃的产率将降低，
故答案为：3000；两者浓度相等时，Na₂CO₃溶液中c（CO₃^2-）大于（NH₄）₂CO₃溶液中c（CO₃^2-），有利于碳酸锶的形成．

点评 本题考查金属及化合物的综合应用，为高频考点，把握氧化还原反应、盐类水解、溶度积的计算等为解答的关键，侧重分析与应用、计算能力的考查，题目难度中等．