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Sr²⁺和Cl^-外，还含有少量Ba²⁺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：267g/mol．
（1）天青石焙烧前先研磨粉碎，其目的是

 

．
（2）隔绝空气高温焙烧，若0.5mol SrSO₄中只有S被还原，转移了4mol电子．写出该反应的化学方程式：

 

．
（3）为了得到较纯的六水氯化锶晶体，过滤2后还需进行的两步操作是

 

．
（4）加入硫酸的目的是

 

．为了提高原料的利用率，滤液中Sr²⁺的浓度应不高于

 

 mol/L（注：此时滤液中Ba²⁺浓度为1×10^-5 mol/L）．
（5）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AgNO₃ 1.100×10^-2mol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，用含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．
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20.00mL，则产品中SrCl₂?6H₂O的质量百分含量为

 

（保留4位有效数字）．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验题

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，
（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；
（2）0.5mol SrSO₄中只有S被还原，转移了4mol电子，则1mol的S转移8mol的电子，反应后生成的-2价硫离子，据此写出该反应的化学方程式；
（3）过滤1后的滤液中含有氯化锶，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，然后从溶液中将晶体过滤出来，洗涤除去表面的杂质离子并进行干燥即获得SrCl₂?6H₂O；
（4）用HCl溶解SrS后的溶液中含有杂质钡离子，加入硫酸的后生成硫酸钡沉淀从而除去溶液中Ba²⁺杂质；
根据钡离子浓度、硫酸钡的溶度积计算出钡离子完全除去时硫酸根离子的浓度，然后根据硫酸锶的溶度积计算出需要锶离子的最小浓度；
（5）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，据此判断滴定终点；
②根据n=cV计算出n（NH₄SCN），Ag⁺以AgSCN白色沉淀的形式析出，据此计算出溶液中剩余的Ag⁺的物质的量及与Cl^-反应的Ag⁺的物质的量，再根据氯离子守恒计算出1.000g产品中SrCl₂?6H₂O的物质的量、质量，最后计算出产品纯度．

解答： 解：（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，
故答案为：增加反应物的接触面积，提高反应速率，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+4C

高温  .

SrS+4CO↑，
故答案为：SrSO₄+4C

高温  .

SrS+4CO↑；
（3）然后向得到的含有SrS固体中加入HCl发生反应：SrS+2HCl=SrCl₂+H₂S↑，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶，然后从溶液中将晶体过滤出来，洗涤除去表面的杂质离子并进行干燥即获得SrCl₂?6H₂O，
故答案为：洗涤、干燥；
（4）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（SO₄^2-）=

1.1×10-10

1×10-5

mol/L=1.1×10^-5mol/L，而SrSO₄的溶度积常数为3.3×10^-7，所以c（Sr²⁺）=

3.3×10-7

1.1×10-5

mol/L=3.0×10^-2=0.03mol/L，
故答案为：除去溶液中Ba²⁺杂质； 0.03；
（5）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：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⁺）=1.100×10^-2 mol-4.0×10^-3mol=7.0×10^-3mol，
1.000g产品中SrCl₂?6H₂O的物质的量为：n（SrCl₂?6H₂O）=

1

2

×n（Ag⁺）=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：

0.9435g

1g

×100%=93.45%，
故答案为：93.45%．

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，题目难度较大．