题目内容
【题目】锶(Sr)为第五周期ⅡA族元素,其化合物六水氯化锶(SrCl2·6H2O)是实验室重要的分析试剂,工业上常以天青石(主要成分为SrSO4)为原料制备,生产流程如下:
已知:① 经盐酸浸取后,溶液中除含有Sr2+和Cl-外,还含有少量Ba2+杂质;
② SrSO4、BaSO4的溶度积常数分别为3.3×10-7、1.1×10-10;
③ SrCl2·6H2O的摩尔质量为:267 g/mol。
(1)天青石焙烧前先研磨粉碎,其目的是___________________。
(2)隔绝空气高温焙烧,若0.5 mol SrSO4中只有S被还原,转移了4 mol电子。写出该反应的化学方程式:_____________________________________________。
(3)为了得到较纯的六水氯化锶晶体,过滤2后还需进行的两步操作是_______________。
(4)加入硫酸的目的是______________________。为了提高原料的利用率,滤液中Sr2+的浓度应不高于_________mol/L(注:此时滤液中Ba2+浓度为1×10-5mol/L)。
(5)产品纯度检测:称取1.000g产品溶解于适量水中,向其中加入含AgNO3 1.100×10-2mol的AgNO3溶液(溶液中除Cl―外,不含其它与Ag+反应的离子),待Cl―完全沉淀后,用含Fe3+的溶液作指示剂,用0.2000 mol/L的NH4SCN标准溶液滴定剩余的AgNO3,使剩余的Ag+ 以AgSCN白色沉淀的形式析出。
①滴定反应达到终点的现象是_________________________________________。
②若滴定过程用去上述浓度的NH4SCN溶液20.00 mL,则产品中SrCl2·6H2O的质量百分含量为______(保留4位有效数字)。
【答案】增加反应物的接触面积,提高化学反应速率 SrSO4+ 4CSrS + 4CO↑ 洗涤、干燥(或烘干) 除去溶液中Ba2+杂质 0.03 溶液由无色变为血红色,且30 s不褪色 93.45%
【解析】
以天青石(主要成分为SrSO4)为原料制备六水氯化锶(SrCl26H2O),由流程可知,天青石和碳隔绝空气高温焙烧生成CO、SrS,SrS加盐酸后溶液中除含有Sr2+和Cl-外,还含有少量Ba2+杂质,然后加硫酸生成硫酸钡沉淀,所以过滤后滤渣为硫酸钡,滤液中含SrSO4、SrCl2,最后蒸发、冷却结晶得到SrCl26H2O,据此解答。
(1)天青石焙烧前先研磨粉碎,其目的是为了增加反应物的接触面积,提高化学反应速率,从而提高原料的转化率;
(2)在焙烧的过程中若只有0.5 mol SrSO4中只有S被还原,转移了4 mol电子,则1mol的S转移8mol的电子,由于在反应前元素的化合价为+6价,所以反应后元素的化合价为-2价,因此碳与天青石在高温下发生反应的化学方程式为:SrSO4+4CSrS+4CO↑;
(3)向得到的含有SrS固体中加入HCl发生反应:SrS+2HCl=SrCl2+H2S↑,将溶液蒸发浓缩、冷却结晶,然后从溶液中将晶体过滤出来,洗涤除去表面的杂质离子并进行干燥即获得SrCl26H2O;
(4)在用HCl溶解SrS后的溶液中加入硫酸的目的是除去溶液中Ba2+杂质;由于在Ba2+浓度为1×10-5mol/L,BaSO4的溶度积常数为1.1×10-10,所以c(SO42-)=mol/L=1.1×10-5mol/L,而SrSO4的溶度积常数为3.3×10-7,所以c(Sr2+)=mol/L=3.0×10-2=0.03mol/L;
(5)①若NH4SCN不再与剩余的Ag+结合形成AgSCN白色沉淀,溶液中就会含有SCN-,就会与Fe3+产生络合物使溶液变为红色,因此滴定达到终点时溶液由无色变为血红色,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+的物质的量为:n(Ag+)=4.0×10-3mol,则与Cl-反应的Ag+的物质的量为:n(Ag+)=1.100×10-2mol-4.0×10-3mol=7.0×10-3mol,1.000g产品中SrCl26H2O的物质的量为:n(SrCl26H2O)=1/2×n(Ag+)=3.5×10-3mol,1.000g产品中SrCl26H2O的质量为:m(SrCl26H2O)=3.5×10-3mol×267 g/mol=0.9345g,所以产品纯度为:0.9435g/1g×100%=93.45%。