题目内容

14．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“＜”）；锶的化学性质与钙和钡类似，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．
（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所得滤液中加入浓硫酸，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SrCO3、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3．
③Ⅳ的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，使Fe3+和Al3+沉淀完全．
④下列关于该工艺流程的说法正确的是ac．
a．该工艺产生的废液含较多的NH4+、Na+、Cl-、SO42-
b．Ⅴ中反应时，升高温度一定可以提高SrCO3的生成速率
c．Ⅴ中反应时，加入溶液一定可以提高NH4HCO3的利用率．

分析 （1）同一主族元素，元素的金属性随着原子序数增大而增强，元素的金属性越强，其最高价氧化物的水化物碱性越强；
同一主族元素，其最外层电子数相等，元素性质取决于价电子；
（2）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．相同温度时溶解度SrCO3＜SrSO4，溶解度大的物质能转化为溶解度小的物质，所以将天青石矿粉和Na2CO3溶液充分混合，发生的反应为SrSO4+Na2CO3=SrCO3+Na2SO4，然后过滤；
Ⅱ．滤渣含有SrCO3、BaSO4、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2，将滤渣溶于盐酸，能和稀盐酸反应的物质有碳酸盐、金属氧化物，然后过滤；
Ⅲ．向Ⅱ所得滤液中加入浓硫酸，能和浓硫酸反应的为钡离子，生成硫酸钡沉淀，然后过滤；
Ⅳ．向Ⅲ所得滤液中先加入次氯酸，次氯酸具有强氧化性，能将亚铁离子氧化生成铁离子，充分反应后再用氨水调pH约为7，根据生成氢氧化物沉淀pH知，得到的沉淀是Fe（OH）3、Al（OH）3，然后过滤；
Ⅴ．向Ⅳ所得滤液中加入稍过量NH4HCO3，发生复分解反应生成沉淀SrCO3，充分反应后，过滤，将沉淀洗净，烘干，得到SrCO3，
①SrSO4与碳酸钠溶液反应，沉淀转化的实质是溶解平衡的移动，将天青石粉末与碳酸钠溶液的混合物在90℃时加热1～2h，经过滤、洗涤，得到碳酸锶，说明碳酸锶的溶解度小于硫酸锶的溶解度；
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；
④a、分析过程可知该工艺产生的废液含较多的NH4+、Na+、SO42-、Cl-；
b．升高温度促进碳酸氢铵水解导致碳酸氢铵浓度降低，平衡逆向移动；
c、在这时候氢氧化锶与碳酸氢铵反应时会有一个副反应生成的一水合氨与碳酸氢铵的反应，浪费了一部分碳酸氢铵，如果加入溶液不会影响反应过程但是会稀释一水合氨的浓度，使得副反应更慢、占的比例从而更少，也就是提高了碳酸氢铵的利用率．

解答 解：（1）同一主族元素，元素的金属性随着原子序数增大而增强，元素的金属性越强，其最高价氧化物的水化物碱性越强；
同一主族元素，其最外层电子数相等，元素性质取决于价电子；
金属性Sr＜Ba，则碱性：Sr（OH）2＜Ba（OH）2，锶的化学性质与钙和钡类似，是因同一主族元素，原子最外层电子数相同，
故答案为：＜；同一主族元素，原子最外层电子数相同；
（2）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．相同温度时溶解度SrCO3＜SrSO4，溶解度大的物质能转化为溶解度小的物质，所以将天青石矿粉和Na2CO3溶液充分混合，发生的反应为SrSO4+Na2CO3=SrCO3+Na2SO4，然后过滤；
Ⅱ．滤渣含有SrCO3、BaSO4、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2，将滤渣溶于盐酸，能和稀盐酸反应的物质有碳酸盐、金属氧化物，然后过滤；
Ⅲ．向Ⅱ所得滤液中加入浓硫酸，能和浓硫酸反应的为钡离子，生成硫酸钡沉淀，然后过滤；
Ⅳ．向Ⅲ所得滤液中先加入次氯酸，次氯酸具有强氧化性，能将亚铁离子氧化生成铁离子，充分反应后再用氨水调pH约为7，根据生成氢氧化物沉淀pH知，得到的沉淀是Fe（OH）3、Al（OH）3，然后过滤；
Ⅴ．向Ⅳ所得滤液中加入稍过量NH4HCO3，发生复分解反应生成沉淀SrCO3，充分反应后，过滤，将沉淀洗净，烘干，得到SrCO3，
①I中只有SrSO4与碳酸钠溶液反应，反应为SrSO4+Na2CO3=SrCO3+Na2SO4，平衡正向进行，加入碳酸钠溶液，平衡正向进行，在反应过程中不断搅拌可以提高反应的速率和效率
故答案为：碳酸锶的溶解度小于硫酸锶的溶解度；搅拌；故答案为：SrSO4+Na2CO3=SrCO3+Na2SO4； 加入碳酸钠溶液，搅拌；
②由物质的溶解性可知，只有碳酸盐和金属氧化物与盐酸反应，则SrCO3、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3均与盐酸反应，
故答案为：SrCO3、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3；
③由生成氢氧化物沉淀的pH可知，Ⅳ的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，使Fe3+和Al3+沉淀完全，故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+，使Fe3+和Al3+沉淀完全；
④a、分析过程可知该工艺产生的废液含较多的NH4+、Na+、SO42-、Cl-，故a正确；
b．升高温度促进碳酸氢铵水解导致碳酸氢铵浓度降低，平衡逆向移动，不能提高SrCO3的生成速率，故b错误；
c、在这时候氢氧化锶与碳酸氢铵反应时会有一个副反应生成的一水合氨与碳酸氢铵的反应，浪费了一部分碳酸氢铵，如果加入溶液不会影响反应过程但是会稀释一水合氨的浓度，使得副反应更慢、占的比例从而更少，也就是提高了碳酸氢铵的利用率，故c正确；
故答案为：ac．

点评 本题考查制备实验方案设计，为高频考点，涉及基本操作、物质的分离和提纯、氧化还原反应等知识点，明确各个步骤发生的反应及溶液中存在的微粒成分是解本题关键，难点是判断各个步骤滤液中成分，题目难度中等．

练习册系列答案
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13．设NA为阿伏伽德罗常数的数值，下列说法正确的是（　　）
A．18g H2O含有NA个氢原子
B．1.6g氧气含有氧原子的数目为0.1NA
C．1mol CO2中含有原子数为NA
D．含NA个钠的Na2SO4的物质的量是1mol
14．下列叙述中，正确的是（　　）
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C．1L一氧化碳气体一定比1L氧气的质量小
D．标准状况下，17g氨气的体积约为22.4L
2．S2Cl2是一种金黄色易挥发的液体，常用作橡胶硫化剂．某化学兴趣小组 拟设计实验制备少量的S2Cl2，査阅资料知S2Cl2在水中易发生歧化反应（一部分硫元素化 合价升高，另一部分化合价降低）．加热条件下硫单质和干燥、纯净的Cl2反应即可生成S2Cl2，反应的化学方程式为：2S+Cl2$\frac{\underline{\;95～100℃\;}}{\;}$S2Cl2．
反应涉及的几种物质的熔沸点如下：
物质SS2Cl2
沸点/℃445138
熔点/℃113-76
该小组设计的制备装置如图（夹持仪器已略去），回答下列问题：
（1）连接好实验装置后的第一步实验操作是检查装置的气密性．
（2）实验中需要加热的仪器是AD．（填写字母）
（3）装置B、C中的试剂分别是饱和食盐水、浓硫酸．
（4）装置D中仪器a的作用是冷凝回流、导气．
（5）反应结束后从锥形瓶内混合物中分离出产品的方法是蒸馏．
（6）若实验过程中缺少C装置，发现产品浑浊不清，请用化学方程式表示其原因2S2Cl2+2H2O=3S↓+SO2↑+4HCl↑
（7）实验完毕，小组中的一位同学把剩余浓盐酸倒入E烧杯中，发现有黄绿色剌激性气 体产生．用离子方程式表示产生该现象的原因ClO-+2H++Cl-=Cl2↑+H2O．
9．在自来水消毒和工业上砂糖、油脂的漂白与杀菌过程中，亚氯酸钠（NaClO2）发挥着重要的作用．下图是生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：①NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O；
②常温下，Ksp（FeS）=6.3×10-18；Ksp（CuS）=6.3×10-28；Ksp（PbS）=2.4×10-28
（1）反应I中发生反应的离子方程式为SO32-+2ClO3-+2H+=2C1O2+SO42-+H2O．
（2）从滤液中得到NaClO2•3H2O晶体的所需操作依次是bdc（填写序号）．
a．蒸馏  b．蒸发浓缩    c．过滤  d．冷却结晶    e．灼烧
（3）印染工业常用亚氯酸钠（NaClO2）漂白织物，漂白织物时真正起作用的是HClO2．下表是25℃时HClO2及几种常见弱酸的电离平衡常数：
弱酸HClO2HFH2CO3H2S
Ka/mol•L-11×10-26.3×10-4K1=4.30×10-7
K2=5.60×10-11		K1=9.1×10-8
K2=l.1×10-12
①常温下，物质的量浓度相等的NaClO2、NaF、NaHCO3、Na2S四种溶液的pH由大到小的顺序为pH（Na2S）＞pH（NaHCO3）＞pH（NaF）＞pH（NaClO2） （用化学式表示）；体积相等，物质的量浓度相同的NaF、NaClO2两溶液中所含阴阳离子总数的大小关系为：后者大（填“前者大”“相等”或“后者大”）．
②Na2S是常用的沉淀剂．某工业污水中含有等浓度的Cu2+、Fe2+、Pb2+离子，滴加Na2S溶液后首先析出的沉淀是CuS；常温下，当最后一种离子沉淀完全时（该离子浓度为10-5mol•L-1）此时体系中的S2-的浓度为6.3×10-13mol/L．
（4）Ⅲ装置中生成气体a的电极反应式2H2O-4e-=O2↑+4H+，若生成气体a的体积为1.12L（标准状况），则转移电子的物质的量为0.2mol．
19．某工厂用NH3•H2O、CO2和制磷肥得到的副产品石膏（CaSO4•2H2O）制备硫酸钾晶体，其工艺流程如图：

请回答下列问题：
（1）写出该流程中CaSO4浊液与a、b反应的化学方程式：CaSO4+2NH3+CO2+H2O=（NH4）2SO4+CaCO3↓
（2）操作I和操作Ⅱ中通入的a和b以及用量的关系分别为B（填序号）
A．足量的CO2，适量的NH3 B．足量的NH3，适量的CO2
C．适量的CO2，足量的NH3 D．少量的NH3，足量的CO2
（3）实验室完成操作Ⅲ所需的仪器有铁架台、玻璃棒以及ac（填序号），其中玻璃棒的作用是引流

（4）操作Ⅳ中滤液与KCl需在浓氨水中发生反应．析出K2SO4晶体．此反应的基本类型是复分解反应．浓氨水的作用是降低硫酸钾的溶解度，利于硫酸钾的析出，反应需在密闭容器中进行的原因是浓氨水易挥发，该操作得到的母液中所含的主要阳离子的检验方法是取溶液少许，向其中加入NaOH溶液并加热，生成有刺激性气味的气体并能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．
（5）物质的循环使用，能节约资源，上述流程中循环使用的物质是CO2、NH3（写分子式）
6．活性氧化锌用作橡胶硫化的活性剂、补强剂．以氧化锌粗品（含铁的氧化物、CuO和SiO2等杂质）为原料制备活性氧化锌并生产其他副产品的生产工业流程如图：

已知：Zn（OH）2可溶于NaOH溶液．
（1）为提高氧化锌粗品的溶解速率，可采取的措施有将氧化锌粗品粉碎成细颗粒、加入过量硫酸、加热等（要求写出两条）．操作A所用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗．
（2）加入过量铁所发生反应的离子方程式是2H++Fe=Fe2++H2↑、Cu2++Fe=Fe2++Cu、2Fe3++Fe=3Fe2+．
（3）操作C所得的滤渣P中Fe（OH）2和Fe（OH）3的物质的量之比为5：1，该滤渣在空气中灼烧可获得高性能的磁粉Fe3O4，写出该反应的化学方程式20Fe（OH）2+4Fe（OH）3+3O2=$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Fe3O4+26H2O．
（4）“沉淀”的成分为ZnCO3•2Zn（OH）2•H2O，“煅烧”在450～500℃下进行，煅烧获得ZnO的反应的化学方程式为ZnCO3•2Zn（OH）2•H2O$\frac{\underline{\;450℃-500℃\;}}{\;}$3ZnO+CO2↑+3H2O↑．
（5）取20.00mL滤液N用0.02mol/L的KMnO4溶液进行滴定，消耗KMnO4溶液18.00mL，则滤液N中Fe2+的浓度为0.09mol/L．
3．下列各项中表达正确的是（　　）
A．氮气的分子式：N≡NB．Na+结构示意图是：
C．乙醇的结构简式C2H6OD．HClO的电子式：
4．实验室欲使用480mL 0.3mol/L的HCl溶液，现用质量分数为36.5%（密度为1.19g/cm3）的溶液稀释，请问原浓HCl的物质的量浓度为11.9mol/L，配制时需要取该浓盐酸12.6mL．

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