Question

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Sr^2＋和Cl^－外，还含有少量Ba^2＋杂质；

②SrSO₄、BaSO₄的溶度积常数分别为3.3×10^－7、1.1×10^－10；

③SrCl₂·6H₂O的摩尔质量为267 g/mol。

(1) 工业上天青石焙烧前先研磨粉碎，其目的是______________。

(2) 工业上天青石隔绝空气高温焙烧，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)加入硫酸的目的是____________________________。为了提高原料的利用率，滤液中Sr^2＋的浓度应不高于___________mol/L(注：此时滤液中Ba^2＋浓度为1×10^－5 mol/L)。

(4)产品纯度检测：称取1.000 g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，不含其他与Ag^＋反应的离子)，待Cl^－完全沉淀后，用含Fe^3＋的溶液作指示剂，用0.200 0 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)。

(5)工业上常用电解熔融SrCl₂制锶单质。由SrCl₂·6H₂O制取无水氯化锶的方法是            。

Answer

(1)增加反应物的接触面积，提高化学反应速率( 2分)

(2)SrSO4＋4CSrS＋4CO↑

(3)除去溶液中Ba2＋杂质 0.03

(4)①加1滴NH4SCN溶液溶液由无色变为红色，且30 s内不褪色②93.45%(2分)

(5)加热SrCl2·6H2O失去结晶水(或灼烧等)。(答HCl中0分)(2分)

【解析】

试题分析：(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)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1×10-5 mol/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；

(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30s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+)=1.100×10-2 mol-4.0 × 10-3 mol = 7.0 × 10-3mol，

1.000g产品中SrCl2•6H2O的物质的量为：n(SrCl2•6H2O)=n(Ag+)×1/2=3.5×10-3mol，

1.000g产品中SrCl2•6H2O的质量为：m(SrCl2•6H2O)=3.5×10-3mol×267 g/mol=0.9345g，

所以产品纯度为：0.9345g÷1g×100%=93.45%；

(5)由SrCl2·6H2O制取无水氯化锶的方法是加热SrCl2·6H2O失去结晶水(或灼烧等)。

考点：考查制备实验方案的设计，涉及反应速率、氧化还原反应、滴定原理等。