Question

13．锶有“金属味精”之称．以天青石（主要含有SrSO₄和少量CaCO₃． MgO杂质）生产氢氧化锶的工艺如图：

已知氢氧化锶在水中的溶解度：

温度（℃）	0	10	20	30	40	60	80	90	100
溶解度（g/100mL）	0.91	1.25	1.77	2.64	3.95	8.42	20.2	44.5	91.2

（1）隔绝空气焙烧时SrSO₄只被还原成SrS，化学方程式为SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑．
（2）“除杂”方法：将溶液升温至95℃，加NaOH溶液调节pH为12．
①95℃时水的离子积K_W=1.0×10^-12，K_sp[Mg（OH）₂]=1.2×10^-10，则溶液中c（Mg²⁺）=1.2×10^-10．
②若pH过大，将导致氢氧化锶的产率降低，请解释原因OH^-对氢氧化锶的溶解起抑制作用，OH^-浓度过大，导致氢氧化锶沉淀析出．
（3）“趁热过滤”的目的是防止温度降低氢氧化锶析出造成产品的损失，可使钙离子尽可能转化为Ca（OH）₂．“滤渣”的主要成分为Mg（OH）₂、Mg（OH）₂．
（4）从趁热过滤后的滤液中得到Sr（OH）₂产品的步骤为降温结晶或冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（5）“脱硫”方法：用FeCI₃溶液吸收酸浸产生的气体，吸收时的氧化产物为S（填化学式）：再用石墨电极电解吸收液，电解后可在“脱硫”中循环利用的物质是FeCl₃．

Answer 1

分析 以天青石（主要含有SrSO₄和少量CaCO₃，MgO杂质）为原料制备Sr（OH）₂，由流程可知，天青石和碳隔绝空气高温焙烧生成CO、SrS，CaCO₃生成CaO，加盐酸溶解MgO、SrS、CaO，其中SrS与盐酸反应生的硫化氢气体，得到的溶液Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺，将溶液升温至95℃，加NaOH溶液调节pH为12，沉淀Mg²⁺、Ca²⁺，趁热过滤，滤渣为Mg（OH）₂、Mg（OH）₂，将滤液冷却结晶得到Sr（OH）₂，据此分析解答．

解答 解：（1）隔绝空气焙烧时SrSO₄只被还原成SrS，碳过量，则碳被氧化生成CO，反应为：SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑；
故答案为：SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑；
（2）①95℃时水的离子积K_W=1.0×10^-12，pH=12，故c（OH^-）=1mol/L，K_sp[Mg（OH）₂]=1.2×10^-10，则溶液中c（Mg²⁺）=$\frac{1.2×1{0}^{-10}}{{1}^{2}}$=1.2×10^-10；
故答案为：1.2×10^-10；
②若pH过大，OH^-对氢氧化锶的溶解起抑制作用，OH^-浓度过大，导致氢氧化锶沉淀析出，将导致氢氧化锶的产率降低；
故答案为：OH^-对氢氧化锶的溶解起抑制作用，OH^-浓度过大，导致氢氧化锶沉淀析出；
（3）根据表可知氢氧化锶的溶解度随温度的升高而增大，氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低，趁热过滤可以防止温度降低氢氧化锶析出造成产品的损失，可使钙离子尽可能转化为Ca（OH）₂，调节pH沉淀了镁离子，故滤渣为Mg（OH）₂、Mg（OH）₂；
故答案为：防止温度降低氢氧化锶析出造成产品的损失，可使钙离子尽可能转化为Ca（OH）₂；Mg（OH）₂、Mg（OH）₂；
（4）趁热过滤后的滤液中得到Sr（OH）₂产品，Sr（OH）₂温度较低时析出，故步骤为降温结晶或冷却结晶过滤、洗涤、干燥；
故答案为：降温结晶或冷却结晶；
（5）酸浸产生的气体为H₂S，用FeCl₃溶液吸收H₂S气体，反应为：2FeCl₃+H₂S=S↓+2HCl+2FeCl₂，氧化产物为S，再用石墨电极电解吸收液，FeCl₂发生氧化反应为FeCl₃，可循环使用；
故答案为：S；FeCl₃．

点评 本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、溶度积的计算等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．