Question

17．高纯六水氯化锶晶体（SrCl₂•6H₂O）具有很高的经济价值，工业上用w kg难溶于水的碳酸锶（SrCO₃）为原料（含少量钡和铁的化合物等），共制备高纯六水氯化锶晶体（a  kg）的过程为：

已知：Ⅰ．SrCl₂•6H₂O晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水．
Ⅱ．有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH表：

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

（1）操作①加快反应速率的措施有加热或充分搅拌或适当增加盐酸浓度等（写一种）．操作①中盐酸能否改用硫酸，其理由是：不能，否则会大量生成硫酸锶的沉淀，减少产物生成
（2）酸性条件下，加入30% H₂O₂溶液，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，其离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）在步骤②-③的过程中，将溶液的pH值由1调节至4时，宜用的试剂为B．
A．氨水      B．氢氧化锶粉末     C． 氢氧化钠     D．碳酸钠晶体
（4）操作③中所得滤渣的主要成分是Fe（OH）₃、BaSO₄ （填化学式）．
（5）工业上完成操作③常用的设备有：B
A分馏塔    B 离心机    C  热交换器    D  反应釜
（6）工业上用热风吹干六水氯化锶，适宜的温度是B
A．40～50℃B．50～60℃C．60～70℃D．80℃以上．
（7）已知工业流程中锶的利用率为90%，根据以上数据计算工业碳酸锶的纯度：$\frac{1480a}{267W×9}$×100%．

Answer 1

分析 以SrCO₃为原料制备六水氯化锶（SrCl₂•6H₂O），由流程可知，SrCO₃和盐酸反应后溶液中除含有Sr²⁺和Cl^-外，还含有少量Fe²⁺、Ba²⁺杂质，然后加硫酸生成硫酸钡沉淀，加入过氧化氢，调节溶液pH可生成氢氧化铁沉淀，所以过滤后滤渣为硫酸钡和氢氧化铁，滤液中含SrCl₂，最后蒸发、冷却结晶得到SrCl₂•6H₂O，以此来解答，
（1）依据影响化学反应速率的因素选择，换做硫酸会大量生成硫酸锶的沉淀；
（2）酸性条件下，加入30% H₂O₂溶液，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，同时生成水；
（3）调节pH除去Fe³⁺等，要不能引入杂质；
（4）由于前面加入了稀硫酸故有硫酸钡生成，水解可生成氢氧化铁沉淀，所以沉淀有两种即BaSO₄、Fe（OH）₃；
（5）工业上完成操作③分离溶液和滤渣，类似于过滤；
（6）六水氯化锶晶体61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水；
（7）工业上用w kg难溶于水的碳酸锶（SrCO₃）为原料（含少量钡和铁的化合物等），共制备高纯六水氯化锶晶体（a  kg），工业流程中锶的利用率为90%，依据锶元素守恒计算；

解答 解：以SrCO₃为原料制备六水氯化锶（SrCl₂•6H₂O），由流程可知，SrCO₃和盐酸反应后溶液中除含有Sr²⁺和Cl^-外，还含有少量Fe²⁺、Ba²⁺杂质，然后加硫酸生成硫酸钡沉淀，加入过氧化氢，调节溶液pH可生成氢氧化铁沉淀，所以过滤后滤渣为硫酸钡和氢氧化铁，滤液中含SrCl₂，最后蒸发、冷却结晶得到SrCl₂•6H₂O，
（1）增大反应速率，则增大浓度，加热，或者搅拌，增大接触面积，不能操作①中盐酸改用硫酸，否则会大量生成硫酸锶的沉淀，减少产物生成，
故答案为：加热或充分搅拌或适当增加盐酸浓度等；不能，否则会大量生成硫酸锶的沉淀，减少产物生成；
（2）酸性条件下，加入30% H₂O₂溶液，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，同时生成水，反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）调节pH除去Fe³⁺等，要不能引入杂质，最好选用氢氧化锶粉末或氧化锶粉末，
故答案为：B；
（4）由于前面加入了稀硫酸故有硫酸钡生成，水解可生成氢氧化铁沉淀，所以沉淀有两种即BaSO₄、Fe（OH）₃，
故答案为：Fe（OH）₃、BaSO₄；
（5）工业上完成操作③分离溶液和滤渣，类似于过滤，所以选择B离心机，
故答案为：B；
（6）六水氯化锶晶体61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水，则用热风吹干六水氯化锶，选择的适宜温度范围是50～60℃，
故答案为：B．
（7）工业上用w kg难溶于水的碳酸锶（SrCO₃）为原料（含少量钡和铁的化合物等），共制备高纯六水氯化锶晶体（a  kg），工业流程中锶的利用率为90%，
则碳酸锶的纯度=$\frac{\frac{a×1000g}{267g/mol×90%}×148g/mol}{W×1000g}$×100%=$\frac{1480a}{267W×9}$×100%，
故答案为：$\frac{1480a}{267W×9}$×100%．

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握制备流程中发生的化学反应及物质分离方法为解答的关键，涉及反应速率、氧化还原反应、滴定原理等，注意信息与所学知识的综合应用，综合性较强，题目难度中等．