Question

5．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，生产流程如图：

已知：
①经盐酸浸取后的溶液中除含有Sr²⁺和Cl^-外，还有少量的Ba²⁺杂质．
②BaSO₄的溶度积常数为1.1×10^-10，SrSO₄的溶度积常数为3.3×10^-7．
③SrCl₂•6H₂O的摩尔质量为267g/mol
（1）工业上天青石焙烧前应先研磨粉碎，其目的是增加反应物的接触面积，提高化学反应速率．
（2）工业上天青石隔绝空气高温焙烧时，若0.5mol SrSO₄中只有S元素被还原，且转移了4mol电子．则该反应的化学方程式为SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑．
（3）浸取后加入硫酸的目的是（用离子方程式表示）SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓．为了提高原料的利用率，滤液中Sr²⁺的浓度应不高于0.03 mol/L （注：此时滤液中Ba²⁺浓度为1×10^-5mol/L）．
（4）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AgNO₃0.01mol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，滴入1-2滴含Fe³⁺的溶液作指示剂，用0.2000mol/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．（已知：SCN^-先与Ag⁺反应）．
①滴定反应达到终点的现象是当加入最后1滴NH₄SCN溶液时，溶液由无色变为血红色，且30s不褪色．
②若滴定过程用去上述浓度的NH₄SCN溶液20.00mL，则产品中SrCl₂•6H₂O的质量百分含量为80.1%（保留3位有效数字）．
（5）由SrCl₂•6H₂O晶体制取无水氯化锶的主要仪器除了酒精灯、泥三角、三脚架外，还有坩埚．

Answer 1

分析 以天青石（主要成分为SrSO₄）为原料制备六水氯化锶（SrCl₂•6H₂O），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SrCl₂•6H₂O，据此分析解答．

解答 解：（1）研磨粉碎的目的是增加反应物的接触面积，提高反应速率，提高原料的转化率，；
故答案为：增加反应物的接触面积，提高化学反应速率；
（2）由SrSO₄中只有S被还原，且1mol SrSO₄反应电子转移8mol，则该反应的化学方程式为SrSO₄+4C $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑；
故答案为：SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑；
（3）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，反应为：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；
由于在Ba²⁺浓度为1×10^-5 mol/L，BaSO₄的溶度积常数为1.1×10^-10，所以c（SO₄^2-）=$\frac{1.1×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-5}}$mol/L=1.1×10^-5mol/L，而SrSO₄的溶度积常数为3.3×10^-7，所以c（Sr²⁺）=$\frac{3.3×1{0}^{-7}}{1.1×1{0}^{-5}}$mol/L=3.0×10^-2=0.03mol/L；
故答案为：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；0.03；
（4）①若NH₄SCN不再剩余的Ag⁺结合形成AgSCN白色沉淀，溶液中就会含有SCN^-，就会与Fe³⁺产生络合物是溶液变为红色，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；
故答案为：当加入最后1滴NH₄SCN溶液时，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⁺）=1×10^-2 mol-4.0×10^-3mol=6.0×10^-3mol，
1.000g产品中SrCl₂•6H₂O的物质的量为：n（SrCl₂•6H₂O）=$\frac{1}{2}$×n（Ag⁺）=3×10^-3mol，
1.000g产品中SrCl₂•6H₂O的质量为：m（SrCl₂•6H₂O）=3×10^-3mol×267 g/mol=0.801g，
所以产品纯度为：$\frac{0.801g}{1g}$×100%=80.1%；
故答案为：80.1%；
（5）由SrCl₂•6H₂O晶体制取无水氯化锶的仪器有酒精灯、泥三角、三脚架、坩埚；
故答案为：坩埚．

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握制备流程中发生的化学反应及物质分离方法为解答的关键，涉及反应速率、氧化还原反应、滴定原理等，注意信息与所学知识的综合应用，综合性较强，题目难度中等．