Question

8．工業上用難溶于水的碳酸鍶（SrCO₃）粉末為原料（含少量鋇和鐵的化合物）制備高純六水氯化鍶晶體（SrCl₂•6H₂O），其過程為：

已知：Ⅰ．有關氫氧化物沉淀的pH：

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

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）在步驟②中加入少量的30%H₂O₂，反應的離子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（2）在步驟③中，需要將溶液的pH由1調節至3.7以上，適宜用選的試劑為SrO、SrCO₃或Sr（OH）₂等．過濾所得濾渣的主要成分是Fe（OH）₃和BaSO₄ ．
（3）關于上述流程中的步驟④、⑤、⑥的說法，正確的是A、B．
A．步驟④包括用60℃的熱水浴加熱蒸發到溶液表面出現晶膜、冷卻結晶
B．可以通過降低結晶速率的方法來得到較大顆粒的SrCl₂•6H₂O 晶體
C．某溶液降溫后若無晶體析出，可用玻璃棒攪動或輕輕摩擦容器壁
D．步驟⑤為趁熱過濾，步驟⑥的洗滌劑為飽和SrCl₂溶液
（4）工業上采用減壓烘干或者用50～60℃的熱風吹干SrCl₂•6H₂O晶體的原因是防止SrCl₂•6H₂O 晶體在61℃以上時失去結晶水．
（5）為了測定所得SrCl₂•6H₂O晶體樣品的純度，設計了如下方案：稱取1.40g樣品溶解于適量水中，向其中加入含AgNO₃2.38g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），Cl^-即被全部沉淀．然后用含Fe³⁺的溶液作指示劑，用0.200mol/L的NH₄SCN標準溶液滴定剩余的AgNO₃，使剩余的Ag⁺以AgSCN白色沉淀的形式析出，以測定SrCl₂•6H₂O晶體樣品的純度．用去上述濃度的NH₄SCN溶液20.0mL，則原SrCl₂•6H₂O晶體的純度為95.3%．

Answer 1

分析 以SrCO₃為原料制備六水氯化鍶（SrCl₂•6H₂O），由流程可知，SrCO₃和鹽酸反應后溶液中除含有Sr²⁺和Cl^-外，還含有少量Fe²⁺、Ba²⁺雜質，然后加硫酸生成硫酸鋇沉淀，加入過氧化氫，調節溶液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、冷卻結晶得到SrCl₂•6H₂O，以此來解答．

解答 解：（1）步驟②中加入少量的30%H₂O₂的目的是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，反應的離子方程式為 2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）調節溶液的pH目的是使鐵離子沉淀；調節溶液的pH的同時不能引入其他雜質，所以選擇SrO、SrCO₃或Sr（OH）₂等；因為碳酸鍶固體中還含有少量鋇的化合物，所以操作③中所得濾渣的主要成分是Fe（OH）₃、BaSO₄；
故答案為：SrO、SrCO₃或Sr（OH）₂等；   Fe（OH）₃和BaSO₄ ；
（3）步驟④包括蒸發濃縮、冷卻結晶，為防止溫度過高使用SrCl₂•6H₂O 晶體失水，因此采用 60℃的熱水浴加熱蒸發到溶液表面出現晶膜，然后冷卻結晶，A正確；結晶速率越慢，得到的晶體顆粒越大，采用降低結晶速率的方法來得到較大顆粒的SrCl₂•6H₂O 晶體，B正確； 只有溶液達到過飽和后仍無晶體析出，才可用玻璃棒攪動或輕輕摩擦容器壁的方法使晶體析出，C錯誤；步驟④是冷卻結晶，因此步驟⑤是常溫過濾或減壓過濾，步驟⑥后得到高純SrCl₂•6H₂O 晶體，所以選擇的無機洗滌劑為飽和氯化鍶溶液，減小晶體的溶解同時也不會產生其他雜質，D錯誤；
故答案為：A、B；
（4）SrCl₂•6H₂O 晶體在61℃時開始失去結晶水，故工業上采用減壓烘干或者用50～60℃的熱風吹干SrCl₂•6H₂O晶體；
故答案為：防止SrCl₂•6H₂O 晶體在61℃以上時失去結晶水；
（5）根據關系式NH₄SCN～AgNO₃可知，過量的AgNO₃的質量為0.2 mol/L×0.02 L×170g/mol=0.68g，則根據：SrCl₂•6H₂O～2AgNO₃
           267               2×170
樣品中SrCl₂•6H₂O的質量為：$\frac{267×（2.38-0.68）}{2×170}$=1.335g，則原SrCl₂•6H₂O晶體的純度為$\frac{1.335g}{1.4g}×100%$=95.3%；
故答案為：95.3%．

點評 本題考查制備實驗方案的設計，為高頻考點，把握制備流程中發生的化學反應及物質分離方法為解答的關鍵，涉及反應速率、氧化還原反應、滴定原理、滴定實驗的數據計算應用等，注意信息與所學知識的綜合應用，綜合性較強，題目難度中等．