Question

3．氯化锶晶体（SrCl₂•6H₂O）是一种用途广泛的精细化学品，工业上常以天青石（主成分为SrSO₄、杂质为BaSO₄等物质）为原料制备该化学品的流程图如图所示，回答有关问题：
（1）隔绝空气的目的是以防止氧气与碳反应，酸浸前要对熔渣进行粉碎，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）熔烧时的还原产物中是SrS时的化学反应方程式为SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑，浸出液中含有Sr²⁺、Ba²⁺、Cl^-等，写出酸浸时主要副反应的化学方程式BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑．
（3）加入硫酸的目的是除去Ba²⁺，操作Ⅰ的名称是过滤，操作Ⅱ的内容包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，过滤及用50-60℃热风吹干六水氯化锶，选择该温度的原因可能是使晶体干燥且防止晶体失去结晶水．

Answer 1

分析 以天青石（主要成分为SrSO₄、杂质为BaSO₄等物质）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）空气中的氧气在高温下能氧化碳，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）熔烧时SrSO₄、被碳还原生成SrS，根据元素守恒和电子得失守恒可书写化学反应方程式；在熔烧时BaSO₄等还原成BaS，酸浸时会与盐酸反应生成氯化钡和硫化氢等；
（3）浸出液中含有Sr²⁺、Ba²⁺、Cl^-等，加入硫酸可以除去Ba²⁺，操作Ⅰ是分离固体和溶液的，操作Ⅱ是从氯化锶溶液中获得六水氯化锶晶体，可以将溶液蒸发浓缩、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，当温度过高时晶体会失去结晶水，据此答题；

解答 解：以天青石（主要成分为SrSO₄、杂质为BaSO₄等物质）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）空气中的氧气在高温下能氧化碳，所以要隔绝空气，以防止氧气与碳反应，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，
故答案为：以防止氧气与碳反应；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）熔烧时SrSO₄、被碳还原生成SrS，化学反应方程式为SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑，在熔烧时BaSO₄等还原成BaS，酸浸时会与盐酸反应生成氯化钡和硫化氢，反应的方程式为BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑，
故答案为：SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑；BaS+2HCl=BaCl₂+H₂S↑；
（3）浸出液中含有Sr²⁺、Ba²⁺、Cl^-等，加入硫酸可以除去Ba²⁺，操作Ⅰ是分离固体和溶液的，可以用过滤的方法，操作Ⅱ是从氯化锶溶液中获得六水氯化锶晶体，可以将溶液蒸发浓缩、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，当温度过高时晶体会失去结晶水，温度过低干燥的速率又慢，所以用50-60℃，使晶体干燥且防止晶体失去结晶水，
故答案为：除去Ba²⁺；过滤；蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；使晶体干燥且防止晶体失去结晶水．

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，注意流程分析与所学知识的综合应用，综合性较强，题目难度中等．