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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).
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(SO42-)=
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.
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