题目

题型：不详难度：来源：

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；
② SrSO₄、BaSO₄的溶度积常数分别为3.3×10^－7、1.1×10^－10；
③ SrCl₂·6H₂O的摩尔质量为：267 g/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0.5 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）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1.000 g产品溶解于适量水中，向其中加入含AgNO₃ 1.100×10^－2 mol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0.2000 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）。

答案

（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。
（2）SrSO₄ + 4C SrS + 4CO↑
（3）洗涤、干燥（或烘干）
（4）除去溶液中Ba²⁺杂质    0.03
（5）溶液由无色变为血红色，且30 s不褪色   93.45%

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SrSO₄ + 4CSrS + 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SrCl₂·6H₂O。（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=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=3.0×10^－2=0.03mol/L。（5）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。n(NH₄SCN)="0.2000" mol/L×0.02L=4.0×10^-3mol，所以溶液中剩余的Ag+的物质的量为n(Ag⁺)=4.0×10^-3mol,因此与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 n(SrCl₂·6H₂O)=3.5×10^-3mol,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%.