Question

【题目】高纯硝酸锶[Sr(NO3)2]可用于制造信号灯、光学玻璃等。工业级硝酸锶含硝酸钙、硝酸钡等杂质,提纯流程如下:

已知: ①“滤液1”的主要溶质是Ca(NO3)2；“滤渣1”的成分为Ba(NO3)2、Sr(NO3)2；“滤渣2”的主要成分为BaCrO4

②铬酸(H2CrO4)为弱酸

(1)“酸浸”不能采用高温的原因是_______。

(2)相对于水洗,用浓HNO3洗涤的优点是_______。

(3)“滤液2”中过量的H2CrO4被N2H4还原为Cr3+，同时放出无污染的气体，写出反应的离子方程式____。

(4)在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq) +3OH-(aq),常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp=1.0×10-32，当c(Cr3+)降至1.0×10-5mol/L，认为Cr3+已经完全沉淀。现将还原后溶液的pH值调至4，此时Cr3+是否沉淀完全? ___( 列式计算)。

(5)已知Cr(OH)3类似Al(OH)3，还原后溶液的pH不能大于8的原因是_______(结合离子方程式说明理由)。

(6)为了测定“滤渣2”中BaCrO4的含量，进行以下实验:

m g“滤渣2”溶液滴定终点时消耗VmLNa2S2O3溶液(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)

①若加入的HI溶液过量太多，测定结果会_____(填“偏低”、“偏高”或“无影响”)。

②“滤渣2”中BaCrO4(摩尔质量为Mg/mol)的质量分数为_____(用代数式表示)。

Answer 1

【答案】 避免HNO3挥发和分解，减少环境污染 减少硝酸锶(或产品)溶解损失 4H2CrO4＋3N2H4＋12H+＝4Cr3+＋3N2↑＋16H2O 当pH调到4时，c(OH－)= =1.0×10－10 mol/L，c(Cr3+)= =1.0×10－2 mol/L＞1.0×10－5 mol/L，因此Cr3+没有沉淀完全 避免Cr(OH)3在碱性溶液中发生Cr(OH)3＋OH－＝CrO＋2H2O而溶解 偏高

【解析】根据已知①得到硝酸钙可溶于浓硝酸，硝酸钡和硝酸锶不溶于浓硝酸，所以加入浓硝酸过滤将硝酸钙溶解除去，滤渣1的成分是硝酸锶和硝酸钡。滤渣1硝酸洗涤后加水溶解，加入铬酸将钡离子转化为铬酸钡沉淀除去，滤渣2成分为铬酸钡，滤液2主要是硝酸锶和硝酸、铬酸，用N2H4将铬酸转化为Cr3+，再转化为Cr(OH)3沉淀除去，最后制得硝酸锶。

（1）硝酸是挥发性酸且受热易分解，所以“酸浸”不能采用高温。

（2）硝酸锶应该是在浓硝酸中难溶，在水中易溶，所以用浓硝酸洗的主要目的是为了降低硝酸锶的溶解度，避免在洗涤中造成硝酸锶的损失。

（3）H2CrO4被N2H4还原为Cr3+，N2H4被氧化为无污染的气体，应该是氮气，前面的步骤中硝酸过量，所以在反应物中可以添加氢离子，生成物应该有水，由上方程式为：4H2CrO4＋3N2H4＋12H+＝4Cr3+＋3N2↑＋16H2O。

（4）pH=4的时候，可以得到c(OH-)=1×10-10mol/L，所以此时c(Cr3+)=，所以Cr3+没有沉淀完全。

（5）Al(OH)3在碱性溶液中会反应转化为AlO2-，Cr(OH)3的性质与Al(OH)3相似，所以应该也可以在碱性溶液中溶解，转化为CrO2-离子。由上，还原后溶液的pH不能大于8的原因是：避免Cr(OH)3在碱性溶液中发生Cr(OH)3＋OH－＝CrO2-＋2H2O而溶解。

（6）①如果加入的HI过多，过量的HI会被空气中的氧气氧化为单质碘，所以会消耗更多的硫代硫酸钠的溶液，使测定结果偏高。②铬酸钡中的+6价Cr应该被碘离子还原为Cr3+,碘离子被氧化为碘单质（I2），根据得失电子守恒，得到2BaCrO4～3I2，再根据题目给的反应：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，得到2BaCrO4～3I2～6S2O32-。消耗的硫代硫酸钠为cV×10-3mol，所以BaCrO4为，质量为，所以质量分数为。