Question

【題目】高純六水氯化鍶晶體(SrCl2·6H2O)可作有機合成的催化劑。用碳酸鍶礦石(含少量BaCO3、FeO、SiO2等雜質)制備高純六水氯化鍶晶體的過程如圖所示。

已知：

I．25℃，Ksp[Fe(OH)3]=1．0×10-38 ，Ksp[Fe(OH)2]=1．0×10-16

Ⅱ．SrCl2·6H2O晶體在61℃時開始失去結晶水，100℃時失去全部結晶水。

請回答：

(1)步驟①中將礦石制成漿液能加快反應速率的原因是_____________________________。

(2)在“漿液”中加入工業(yè)鹽酸，測得鍶的浸出率與溫度、時間的關系如圖所示：

據(jù)此合適的工業(yè)生產(chǎn)條件為_________________________。

(3)步驟②“溶液”中加入30％的H2O2，其作用是_____________________________(用離子方程式表示)。

(4)步驟③所得濾渣的主要成分除Fe(OH)3外，還有_______________________(填化學式)；25℃，為使Fe3+沉淀完全需調節(jié)溶液pH值最小為_____________(當離子濃度減小至1．0×10-5mol·L-1時，可認為沉淀完全)。

(5)關于上述流程中各步驟的說法，正確的是___________(填標號)。

A．步驟④用60℃的熱水浴加熱蒸發(fā)至有晶膜出現(xiàn)

B．步驟④冷卻結晶過程中應通入HC1氣體

C．步驟⑤干燥SrCl2·6H2O晶體可以采用減壓干燥

(6)為測定所得SrCl2·6H2O(Mr=267)晶體樣品的純度，設計了如下方案：稱取1．10g樣品溶解于適量水中，向其中加入含AgNO31．70g的AgNO3溶液(溶液中除Cl-外，不含其它與Ag+反應生成沉淀的離子)，C1-即被全部沉淀。然后用含Fe3+的溶液作指示劑，用0．100 mol·L-1的NH4SCN標準溶液滴定剩余的AgNO3溶液，使剩余的Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出，當___________時達到滴定終點，用去NH4SCN溶液20．00 mL，則原SrCl2·6H2O晶體的純度為________________％(計算結果保留1位小數(shù))。

Answer 1

【答案】增大反應物接觸面積 40 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O SiO2 、BaSO4 3 AC 最后一滴NH4SCN溶液滴入，錐形瓶內試液變?yōu)榧t色，且半分鐘內不變色 97.1

【解析】

（1）根據(jù)影響化學反應速率的因素，增大接觸面積、或升高溫度、或增大鹽酸濃度、或充分攪拌等都能加快反應速率進行判斷；（2）根據(jù)圖1和圖2分析判斷；（3）由碳酸鍶礦石(含少量BaCO3、FeO、SiO2等雜質)粉碎加入水再加工業(yè)鹽酸后，FeO溶于鹽酸時生成亞鐵離子，雙氧水具有強氧化性，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，所以加30％的H2O2和稀硫酸后發(fā)生氧化還原反應，把Fe2+氧化為Fe3+，Ba2+和SO42-生成BaSO4沉淀，通過調節(jié)pH，使溶液中的Fe3+變成Fe(OH)3沉淀而除去；（4）根據(jù)溶度積進行求解；（5）根據(jù)題給信息分析作答；（6）根據(jù)實驗過程和關系式進行解答。

(1)根據(jù)影響化學反應速率的因素，增大接觸面積、或升高溫度、或增大鹽酸濃度、或充分攪拌等都能加快反應速率。步驟①中將礦石制成漿液，增大反應物接觸面積，能加快反應速率；答案：增大反應物接觸面積。

(2)在“漿液”中加入工業(yè)鹽酸，根據(jù)鍶的浸出率與溫度、時間的關系圖由圖1可知：40℃時鍶的浸出率最高，由圖2可知60min鍶的浸出率最高，所以工業(yè)生產(chǎn)合適的條件為40℃；60min；答案：40℃；60min。

(3)根據(jù)上述分析步驟②“溶液”中含有Fe2+，加入30％的H2O2和稀硫酸，會發(fā)生2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，H2O2起了氧化劑的作用；答案：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。

(4)步驟③所得濾渣的主要成分除Fe(OH)3外，還有不溶于水和酸的SiO2固體，還會有過程中生成的BaSO4沉淀；25℃，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38 ，要使Fe3+完全沉淀，c3(OH-)= Ksp[Fe(OH)3]/ 1.0×10-5=1.0×10-38/1.0×10-5=1.0×10-33， 所以c(OH-)=1.0×10-11mol/L，c(H+)=1.0×10-3，即pH=3，要使Fe3+沉淀完全需調節(jié)溶液pH值最小為3。答案：SiO2 、BaSO4；3。

(5) SrCl2·6H2O晶體在61℃時開始失去結晶水，100℃時失去全部結晶水。A．步驟④用60℃的熱水浴加熱蒸發(fā)至有晶膜出現(xiàn)，不會造成SrCl2·6H2O失去結晶水，又能加快速率，故A正確；B．因為Sr的金屬性很強，Sr2+在溶液中不會發(fā)生水解，所以步驟④冷卻結晶過程中不用通入HC1氣體，故B錯誤；C．步驟⑤干燥SrCl2·6H2O晶體采用減壓干燥可以減少SrCl2·6H2O晶體失水，故C正確；答案：AC。

(6) Fe3+為黃色，遇SCN-后溶液變紅；含Fe3+的溶液作指示劑，當?shù)稳胱詈笠坏?/span>NH4 SCN溶液時，錐形瓶內試液變?yōu)榧t色，且半分鐘內不變色，說明達到滴定終點。根據(jù)AgSCN~NH4SCN可知生成AgSCN的物質的量n=0.02L×0.100mol/L-1=0.002mol，與Cl-反應的Ag+為1.70g÷170g/mol- 0.002mol=0.008mol，根據(jù)SrCl2·6H2O~2Ag+可知n(SrCl2·6H2O)=0.004mol，SrCl2·6H2O晶體的純度=(0.004mol267g/mol)÷ 1.10g×100％=97.1％；答案：最后一滴NH4SCN溶液滴入，錐形瓶內試液變?yōu)榧t色，且半分鐘內不變色；97.1。