Question

17．高純六水氯化鍶晶體（SrCl₂•6H₂O）具有很高的經(jīng)濟價值，工業(yè)上用w kg難溶于水的碳酸鍶（SrCO₃）為原料（含少量鋇和鐵的化合物等），共制備高純六水氯化鍶晶體（a  kg）的過程為：

已知：Ⅰ．SrCl₂•6H₂O晶體在61℃時開始失去結(jié)晶水，100℃時失去全部結(jié)晶水．
Ⅱ．有關(guān)氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH表：

氫氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2
開始沉淀的pH	1.5	6.5
沉淀完全的pH	3.7	9.7

（1）操作①加快反應(yīng)速率的措施有加熱或充分?jǐn)嚢杌蜻m當(dāng)增加鹽酸濃度等（寫一種）．操作①中鹽酸能否改用硫酸，其理由是：不能，否則會大量生成硫酸鍶的沉淀，減少產(chǎn)物生成
（2）酸性條件下，加入30% H₂O₂溶液，將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，其離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）在步驟②-③的過程中，將溶液的pH值由1調(diào)節(jié)至4時，宜用的試劑為B．
A．氨水      B．氫氧化鍶粉末     C． 氫氧化鈉     D．碳酸鈉晶體
（4）操作③中所得濾渣的主要成分是Fe（OH）₃、BaSO₄ （填化學(xué)式）．
（5）工業(yè)上完成操作③常用的設(shè)備有：B
A分餾塔    B 離心機    C  熱交換器    D  反應(yīng)釜
（6）工業(yè)上用熱風(fēng)吹干六水氯化鍶，適宜的溫度是B
A．40～50℃B．50～60℃C．60～70℃D．80℃以上．
（7）已知工業(yè)流程中鍶的利用率為90%，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算工業(yè)碳酸鍶的純度：$\frac{1480a}{267W×9}$×100%．

Answer 1

分析 以SrCO₃為原料制備六水氯化鍶（SrCl₂•6H₂O），由流程可知，SrCO₃和鹽酸反應(yīng)后溶液中除含有Sr²⁺和Cl^-外，還含有少量Fe²⁺、Ba²⁺雜質(zhì)，然后加硫酸生成硫酸鋇沉淀，加入過氧化氫，調(diào)節(jié)溶液pH可生成氫氧化鐵沉淀，所以過濾后濾渣為硫酸鋇和氫氧化鐵，濾液中含SrCl₂，最后蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶得到SrCl₂•6H₂O，以此來解答，
（1）依據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素選擇，換做硫酸會大量生成硫酸鍶的沉淀；
（2）酸性條件下，加入30% H₂O₂溶液，將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，同時生成水；
（3）調(diào)節(jié)pH除去Fe³⁺等，要不能引入雜質(zhì)；
（4）由于前面加入了稀硫酸故有硫酸鋇生成，水解可生成氫氧化鐵沉淀，所以沉淀有兩種即BaSO₄、Fe（OH）₃；
（5）工業(yè)上完成操作③分離溶液和濾渣，類似于過濾；
（6）六水氯化鍶晶體61℃時開始失去結(jié)晶水，100℃時失去全部結(jié)晶水；
（7）工業(yè)上用w kg難溶于水的碳酸鍶（SrCO₃）為原料（含少量鋇和鐵的化合物等），共制備高純六水氯化鍶晶體（a  kg），工業(yè)流程中鍶的利用率為90%，依據(jù)鍶元素守恒計算；

解答 解：以SrCO₃為原料制備六水氯化鍶（SrCl₂•6H₂O），由流程可知，SrCO₃和鹽酸反應(yīng)后溶液中除含有Sr²⁺和Cl^-外，還含有少量Fe²⁺、Ba²⁺雜質(zhì)，然后加硫酸生成硫酸鋇沉淀，加入過氧化氫，調(diào)節(jié)溶液pH可生成氫氧化鐵沉淀，所以過濾后濾渣為硫酸鋇和氫氧化鐵，濾液中含SrCl₂，最后蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶得到SrCl₂•6H₂O，
（1）增大反應(yīng)速率，則增大濃度，加熱，或者攪拌，增大接觸面積，不能操作①中鹽酸改用硫酸，否則會大量生成硫酸鍶的沉淀，減少產(chǎn)物生成，
故答案為：加熱或充分?jǐn)嚢杌蜻m當(dāng)增加鹽酸濃度等；不能，否則會大量生成硫酸鍶的沉淀，減少產(chǎn)物生成；
（2）酸性條件下，加入30% H₂O₂溶液，將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，同時生成水，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）調(diào)節(jié)pH除去Fe³⁺等，要不能引入雜質(zhì)，最好選用氫氧化鍶粉末或氧化鍶粉末，
故答案為：B；
（4）由于前面加入了稀硫酸故有硫酸鋇生成，水解可生成氫氧化鐵沉淀，所以沉淀有兩種即BaSO₄、Fe（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃、BaSO₄；
（5）工業(yè)上完成操作③分離溶液和濾渣，類似于過濾，所以選擇B離心機，
故答案為：B；
（6）六水氯化鍶晶體61℃時開始失去結(jié)晶水，100℃時失去全部結(jié)晶水，則用熱風(fēng)吹干六水氯化鍶，選擇的適宜溫度范圍是50～60℃，
故答案為：B．
（7）工業(yè)上用w kg難溶于水的碳酸鍶（SrCO₃）為原料（含少量鋇和鐵的化合物等），共制備高純六水氯化鍶晶體（a  kg），工業(yè)流程中鍶的利用率為90%，
則碳酸鍶的純度=$\frac{\frac{a×1000g}{267g/mol×90%}×148g/mol}{W×1000g}$×100%=$\frac{1480a}{267W×9}$×100%，
故答案為：$\frac{1480a}{267W×9}$×100%．

點評 本題考查制備實驗方案的設(shè)計，為高頻考點，把握制備流程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及物質(zhì)分離方法為解答的關(guān)鍵，涉及反應(yīng)速率、氧化還原反應(yīng)、滴定原理等，注意信息與所學(xué)知識的綜合應(yīng)用，綜合性較強，題目難度中等．