题目内容
【题目】高纯六水氯化锶晶体(SrCl2·6H2O)可作有机合成的催化剂。用碳酸锶矿石(含少量BaCO3、FeO、SiO2等杂质)制备高纯六水氯化锶晶体的过程如图所示。
已知:
I.25℃,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38 ,Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-16
Ⅱ.SrCl2·6H2O晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水。
请回答:
(1)步骤①中将矿石制成浆液能加快反应速率的原因是_____________________________。
(2)在“浆液”中加入工业盐酸,测得锶的浸出率与温度、时间的关系如图所示:
据此合适的工业生产条件为_________________________。
(3)步骤②“溶液”中加入30%的H2O2,其作用是_____________________________(用离子方程式表示)。
(4)步骤③所得滤渣的主要成分除Fe(OH)3外,还有_______________________(填化学式);25℃,为使Fe3+沉淀完全需调节溶液pH值最小为_____________(当离子浓度减小至1.0×10-5mol·L-1时,可认为沉淀完全)。
(5)关于上述流程中各步骤的说法,正确的是___________(填标号)。
A.步骤④用60℃的热水浴加热蒸发至有晶膜出现
B.步骤④冷却结晶过程中应通入HC1气体
C.步骤⑤干燥SrCl2·6H2O晶体可以采用减压干燥
(6)为测定所得SrCl2·6H2O(Mr=267)晶体样品的纯度,设计了如下方案:称取1.10g样品溶解于适量水中,向其中加入含AgNO31.70g的AgNO3溶液(溶液中除Cl-外,不含其它与Ag+反应生成沉淀的离子),C1-即被全部沉淀。然后用含Fe3+的溶液作指示剂,用0.100 mol·L-1的NH4SCN标准溶液滴定剩余的AgNO3溶液,使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出,当___________时达到滴定终点,用去NH4SCN溶液20.00 mL,则原SrCl2·6H2O晶体的纯度为________________%(计算结果保留1位小数)。
【答案】增大反应物接触面积 40 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O SiO2 、BaSO4 3 AC 最后一滴NH4SCN溶液滴入,锥形瓶内试液变为红色,且半分钟内不变色 97.1
【解析】
(1)根据影响化学反应速率的因素,增大接触面积、或升高温度、或增大盐酸浓度、或充分搅拌等都能加快反应速率进行判断;(2)根据图1和图2分析判断;(3)由碳酸锶矿石(含少量BaCO3、FeO、SiO2等杂质)粉碎加入水再加工业盐酸后,FeO溶于盐酸时生成亚铁离子,双氧水具有强氧化性,可以将亚铁离子氧化为铁离子,所以加30%的H2O2和稀硫酸后发生氧化还原反应,把Fe2+氧化为Fe3+,Ba2+和SO42-生成BaSO4沉淀,通过调节pH,使溶液中的Fe3+变成Fe(OH)3沉淀而除去;(4)根据溶度积进行求解;(5)根据题给信息分析作答;(6)根据实验过程和关系式进行解答。
(1)根据影响化学反应速率的因素,增大接触面积、或升高温度、或增大盐酸浓度、或充分搅拌等都能加快反应速率。步骤①中将矿石制成浆液,增大反应物接触面积,能加快反应速率;答案:增大反应物接触面积。
(2)在“浆液”中加入工业盐酸,根据锶的浸出率与温度、时间的关系图由图1可知:40℃时锶的浸出率最高,由图2可知60min锶的浸出率最高,所以工业生产合适的条件为40℃;60min;答案:40℃;60min。
(3)根据上述分析步骤②“溶液”中含有Fe2+,加入30%的H2O2和稀硫酸,会发生2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,H2O2起了氧化剂的作用;答案:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。
(4)步骤③所得滤渣的主要成分除Fe(OH)3外,还有不溶于水和酸的SiO2固体,还会有过程中生成的BaSO4沉淀;25℃,Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38 ,要使Fe3+完全沉淀,c3(OH-)= Ksp[Fe(OH)3]/ 1.0×10-5=1.0×10-38/1.0×10-5=1.0×10-33, 所以c(OH-)=1.0×10-11mol/L,c(H+)=1.0×10-3,即pH=3,要使Fe3+沉淀完全需调节溶液pH值最小为3。答案:SiO2 、BaSO4;3。
(5) SrCl2·6H2O晶体在61℃时开始失去结晶水,100℃时失去全部结晶水。A.步骤④用60℃的热水浴加热蒸发至有晶膜出现,不会造成SrCl2·6H2O失去结晶水,又能加快速率,故A正确;B.因为Sr的金属性很强,Sr2+在溶液中不会发生水解,所以步骤④冷却结晶过程中不用通入HC1气体,故B错误;C.步骤⑤干燥SrCl2·6H2O晶体采用减压干燥可以减少SrCl2·6H2O晶体失水,故C正确;答案:AC。
(6) Fe3+为黄色,遇SCN-后溶液变红;含Fe3+的溶液作指示剂,当滴入最后一滴NH4 SCN溶液时,锥形瓶内试液变为红色,且半分钟内不变色,说明达到滴定终点。根据AgSCN~NH4SCN可知生成AgSCN的物质的量n=0.02L×0.100mol/L-1=0.002mol,与Cl-反应的Ag+为1.70g÷170g/mol- 0.002mol=0.008mol,根据SrCl2·6H2O~2Ag+可知n(SrCl2·6H2O)=0.004mol,SrCl2·6H2O晶体的纯度=(0.004mol267g/mol)÷ 1.10g×100%=97.1%;答案:最后一滴NH4SCN溶液滴入,锥形瓶内试液变为红色,且半分钟内不变色;97.1。
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