题目内容

18．锶（38Sr）元素广泛存在于矿泉水中，是一种人体必需的微量元素，在元素周期表中与20Ca和56Ba同属于第ⅡA族．
（1）碱性：Sr（OH）2＜Ba（OH）2（填“＞”或“＜”）；用原子结构的观点解释其原因是同一主族元素，原子最外层电子数相同，原子核外电子层数逐渐增大，原子半径逐渐增大，原子失去电子的能力逐渐增强．
（2）碳酸锶是最重要的锶化合物．用含SrSO4和少量BaSO4、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2的天青石制备SrCO3，工艺流程如下（部分操作和条件略）：
Ⅰ．将天青石矿粉和Na2CO3溶液充分混合，过滤；
Ⅱ．将滤渣溶于盐酸，过滤；
Ⅲ．向Ⅱ所得滤液中加入稀硫酸，过滤；
Ⅳ．向Ⅲ所得滤液中先加入次氯酸，充分反应后再用氨水调pH约为7，过滤；
Ⅴ．向Ⅳ所得滤液中加入稍过量NH4HCO3，充分反应后，过滤，将沉淀洗净，烘干，得到SrCO3．
已知：ⅰ．相同温度时的溶解度：BaSO4＜SrCO3＜SrSO4＜CaSO4
ⅱ．生成氢氧化物沉淀的pH
物质Fe（OH）3Fe（OH）2Al（OH）3
开始沉淀pH1.97.03.4
完全沉淀pH3.29.04.7
①Ⅰ中，反应的化学方程式是SrSO4+Na2CO3=SrCO3+Na2SO4 ．
②Ⅱ中，能与盐酸反应溶解的物质有BaSO4和SiO2．
③Ⅳ的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，同时可以使Fe 3+和Al 3+沉淀完全．
④下列关于该工艺流程的说法正确的是ab．
a．该工艺产生的废液含较多的NH4+、Na+、Cl-、SO42-
b．Ⅴ中反应时，加入NaOH溶液一定可以提高NH4HCO3的利用率．

分析 （1）同主族，最外层电子数相同，性质相似，从上到下金属性增强，元素最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强，从原子结构的角度看同一主族元素，原子最外层电子数相同，原子核外电子层数逐渐增大，原子半径逐渐增大，原子失去电子的能力逐渐增强，所以元素最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强；
（2）①难溶性物质会发生反应，转化为更难溶的物质，SrSO4与碳酸钠溶液反应生成SrCO3的溶解度更小；
②SrCO3、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3均与盐酸反应；
③先加入次氯酸，氧化亚铁离子，再用氨水调pH约为7，使铁离子、铝离子转化为沉淀；
④该工艺中加入了Na2CO3溶液，引入了Na+，加入氨水会引入NH4+；加入盐酸又会引入Cl-．结合天青石主要成分是SrSO4，可知该工艺产生的废液含较多的NH4+、Na+、Cl-、SO42-；Ⅴ中反应时，加入NaOH溶液，可以使NH4HCO3电离产生更多的CO32-，因此就可以得到SrCO3．即加入NaOH溶液，可以提高NH4HCO3的利用率，据此判断．

解答 解：（1）Ba、Sr在元素周期表中位于同一主族，由于同一主族的元素从上到下元素的金属性逐渐增强，所以元素最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强，因此碱性：Sr（OH）2＜Ba（OH）2，用原子结构的观点解释其原因是同一主族元素，原子最外层电子数相同，原子核外电子层数逐渐增大，原子半径逐渐增大，原子失去电子的能力逐渐增强，所以元素最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强，
故答案为：＜；同一主族元素，原子最外层电子数相同，原子核外电子层数逐渐增大，原子半径逐渐增大，原子失去电子的能力逐渐增强；  
（2）①天青石的主要成分是SrSO4并含少量BaSO4、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2，将天青石矿粉和Na2CO3溶液充分混合，根据复分解反应的规律：难溶性物质会发生反应，转化为更难溶的物质，反应的方程式为SrSO4+Na2CO3=SrCO3+Na2SO4 ，
故答案为：SrSO4+Na2CO3=SrCO3+Na2SO4 ；  
②过滤，得到的滤渣中含有反应产生的SrCO3及BaSO4、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2，向滤渣中加入盐酸，SrCO3、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3都可以与盐酸发生反应．反应方程式是SrCO3+2HCl=SrCl2+H2O+CO2↑；BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2↑；FeO+2HCl=FeCl2+H2O；Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O；Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O；BaSO4既不溶于水，也不溶于酸，SiO2是酸性氧化物，与盐酸不能反应，因此加入盐酸后，过滤得到的滤渣中含有BaSO4和SiO2，
故答案为：BaSO4和SiO2；  
③在滤液中含有Fe 2+，该离子有还原性，而ClO-有氧化性，二者会发生氧化还原反应，将Fe2+氧化为Fe3+，同时加入氨水调pH约为7，可以使Fe 3+和Al 3+沉淀完全，
故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+，同时可以使Fe 3+和Al 3+沉淀完全；
④该工艺中加入了Na2CO3溶液，引入了Na+，加入氨水会引入NH4+；加入盐酸又会引入Cl-．结合天青石主要成分是SrSO4，可知该工艺产生的废液含较多的NH4+、Na+、Cl-、SO42-，选项a正确；Ⅴ中反应时，加入NaOH溶液，可以使NH4HCO3电离产生更多的CO32-，因此就可以得到SrCO3．即加入NaOH溶液，可以提高NH4HCO3的利用率，选项b正确，故选ab．

点评 本题考查物质的分离提纯方法及选择，为高频考点，把握物质的性质及制备流程中的反应为解答的关键，注意发生的反应的分析及物质的成分，题目难度不大．

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A．①②③④⑤B．②④⑥C．③⑤⑥D．③⑤
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