Question

【题目】碳酸锶是重要的化工基础原料，由工业级硝酸锶(含有Ba2+、Ca2+、Mg2+等杂质)制备分析纯碳酸锶的工艺流程如下：

已知：①BaCrO4不溶于水，在水溶液中Cr2O72-与Ba2+不能结合。

②常温下，各物质的溶积常数如下表所示：

化合物	Ca(OH)2	CaC2O4	Mg(OH)2	MgC2O4	Cr(OH)3
Ksp近似值	5.0×10-6	2.2×10-9	5.6×10-12	4.8×10-6	10-30

(1)“除钡”过程中CrO42-在不同pH时的利用率随时间变化曲线如下图所示，根据图像分析“除钡”过程中需要调节pH=7.5的原因_______________________________。

(2)“还原”过程中，应先调节pH=1.0，再加入草酸，加入草酸时发生反应的离子方程式为_____________________________。

(3)“滤渣Ⅱ”的主要成分为________________。

(4)“除Ca2+、Mg2+”后得到的滤液中除含有Sr(NO3)2外还含有过量的NH3·H2O，则“成盐”过程中发生反应的离子方程式为__________________________。

(5)“粗品SrCO3”烘干过程中除去的主要杂质为_____________________。

(6)在“中和、沉淀”步骤中，假定开始Cr3＋，Zn3+浓度为0.1mol/L，调节至pH为_______时，铬开始沉淀；继续加碱调节至pH为_____时，铬刚好完全沉淀(离子浓度小于1×10-6mol/L时，即可认为该离子沉淀完全)。

Answer 1

【答案】pH过低CrO42-的利用率低，pH=7.5和pH=10时CrO42-的利用率相当，但后期需要将pH值调回1.0，导致浪费药品，因此应选用pH=7.5 8H++Cr2O72-+3H2C2O4=6CO2↑+2Cr3++7H2O CaC2O4和Mg(OH)2 NH3·H2O+HCO3-+Sr2+=SrCO3↓+NH4++H2O NH4NO3 4.3 6

【解析】

硝酸锶用水溶解，加入重铬酸铵除钡得到BaCr2O7沉淀，过滤分离，滤液中加入硝酸、草酸还原Cr2O72-，再加入氨水中和、沉淀得到Cr（OH）3，可知Cr2O72-被还原为Cr3+，草酸被氧化为二氧化碳，再过滤分离，滤液中加入氨水、醋酸铵、硫化氢，除去Ca2+、Mg2+、重金属，滤液中再加入碳酸氢铵得到碳酸锶，滤液中含有Sr2+，进行循环利用。

(1) pH过低 CrO42-的利用率低，pH=7.5和pH=10时CrO42-的利用率相当，但后期需要将pH调回1，导致浪费药品,因此应选用pH=7.5；

(2)步骤②是酸性条件下Cr2O72-被还原为Cr3+，草酸被氧化为二氧化碳，反应离子方程式为：3H2C2O4+8H++Cr2O72-=2Cr3++6CO2↑+7H2O，故答案为：3H2C2O4+8H++Cr2O72-=2Cr3++6CO2↑+7H2O；

(3)调pH为10是为了除去Ca2+和Mg2+，此时加入了草酸铵，由溶解度表可知MgC2O4的Ksp大于Mg(OH)2的Ksp，Ca(OH)2的Ksp大于CaC2O4，有沉淀转化关系可知，沉淀最终会转化成溶解度更小的沉淀，故“滤渣Ⅱ”的主要成分为CaC2O4和Mg(OH)2；

(4) NH3·H2O在溶液中发生电离，产生氢氧根离子，氢氧根离子和HCO3-反应生成CO32-，最终生成SrCO3沉淀，离子方程式为：NH3·H2O+HCO3-+Sr2+=SrCO3↓+NH4++H2O；

(5) 由于对产品的纯度要求是分析纯，而在成盐过程中生成的SrCO3经过滤和洗涤后，仍会含微量NH4NO3，因此需要在200 ℃时烘干使铵盐分解；

(6)起始n(Cr3＋)=0.1mol/L，开始沉淀时Ksp= ，c(OH-)= = = mol/L，pH=-lg =-lg = =4.3；当Cr3＋除尽时，n(Cr3＋)=10-6mol/L，此时c(OH-)= = = mol/L，pH=-lg =-lg =6。