Question

【题目】高纯硝酸锶[Sr(NO3)2]用于制造电视显像管、光学玻璃，也用于医药等。

I.工业硝酸锶中常含有硝酸钙、硝酸钡等杂质(硝酸钙可溶于浓硝酸，而硝酸锶、硝酸钡不溶于浓硝酸)。提纯硝酸锶的实验步骤如下：

①取含杂质的硝酸锶样品，__________，搅拌，过滤，并用浓HNO3洗涤滤渣。

②将滤渣溶于水中，加略过量(NH4)2Cr2O7(重铬酸铵)，用氨水调节pH为7.5左右，使Ba2＋沉淀，过滤。

③将滤液用硝酸调节pH为1时，慢慢加入H2C2O4·2H2O将过量的Cr2O72-还原为Cr3+，再用氨水调节pH=7，生成Cr(OH)3沉淀，过滤。

④将滤液用硝酸调节pH至2～3，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤。

⑤将得到的Sr(NO3)2·2H2O晶体在100 ℃条件下干燥，得到高纯硝酸锶。

(1)补充完整步骤①：

(2)步骤③中H2C2O4·2H2O将过量的Cr2O72-还原为Cr3+，同时产生一种无色无味的气体，写出该反应的离子方程式：__________。

(3)步骤③中生成的Cr(OH)3沉淀经处理后可以循环使用，方法是：一定条件下向Cr(OH)3中加入H2O2后，再加入氨水，即可得到(NH4)2Cr2O7(重铬酸铵)。请写出由Cr(OH)3生成(NH4)2Cr2O7的化学方程式：_____________。

(4)过氧化锶(SrO2·2H2O)制备原理：Sr(NO3)2+H2O2+2NH3·H2O=SrO2·2H2O↓+2NH4NO3。测得相同时间内 H2O2 的利用率随浓度的变化关系如图所示。5%的H2O2 比 20%的H2O2 的利用率低的原因是 _____________。

II.Sr(NO3)2受热易分解，生成Sr(NO2)2和O2；在500 ℃时，Sr(NO2)2进一步分解生成SrO及氮氧化物。取一定质量含Sr(NO2)2的Sr(NO3)2样品，加热至完全分解，得到10.40 g SrO固体和10.16 g混合气体。计算该样品中Sr(NO3)2的质量分数(请写出计算过程，结果精确到0.01)____________________。

Answer 1

【答案】向其中加入适量浓HNO3溶解 8H＋+3H2C2O4·2H2O+Cr2O72-=2Cr3++6CO2↑+13H2O(或8H＋+3H2C2O4+Cr2O72-=2Cr3++6CO2↑+7H2O) 2Cr(OH)3+3H2O2+2NH3·H2O=(NH4)2Cr2O7+7H2O 浓度低的双氧水反应速率慢，相同时间内反应的H2O2较少 m(样品)=10.40 g+10.16 g=20.56 g

n(SrO)==0.10 mol

n[Sr(NO3)2]×212 g/mol＋n[Sr(NO2)2]×180 g/mol =20.56 g

n[Sr(NO3)2]＋n[Sr(NO2)2]=0.10 mol

解得：n[Sr(NO3)2]=0.08 mol，n[Sr(NO2)2]=0.02 mol

w[Sr(NO3)2]=×100%=82.49%

【解析】

I.(1)根据工业硝酸锶中含有硝酸钙、硝酸钡等杂质，硝酸钙可溶于浓硝酸，而硝酸锶、硝酸钡不溶于浓硝酸的性质向其中加入适量浓硝酸除去硝酸钙；

(2)根据氧化还原反应规律书写反应的离子方程式；

(3)Cr(OH)3被H2O2氧化为CrO42-，加入氨水，调节溶液的pH，Cr元素转化为Cr2O72-，根据电子守恒、原子守恒可得反应方程式；

(4)H2O2能够将Sr(NO3)2氧化为SrO2，根据图示可知5%的H2O2 比 20%的H2O2 的利用率低可从浓度对化学反应速率的影响分析；

II.先根据反应前后质量守恒计算出样品总质量，根据Sr元素守恒，计算出SrO的物质的量，然后根据Sr元素由Sr(NO3)2、Sr(NO2)2产生，再根据二者的质量关系计算得到Sr(NO3)2、Sr(NO2)2各自的物质的量和质量，进而得到Sr(NO3)2的质量分数。

(1)由于工业硝酸锶中含有硝酸钙、硝酸钡等杂质，由于杂质硝酸钙可溶于浓硝酸，而硝酸锶、硝酸钡不溶于浓硝酸，因此向其中加入适量浓硝酸充分振荡，可除去杂质硝酸钙；

(2)步骤③中H2C2O4·2H2O具有还原性，可将过量的Cr2O72-还原为Cr3+，H2C2O4·2H2O被氧化生成的一种无色无味的气体是CO2，根据电子守恒、原子守恒、电荷守恒，可得该反应的离子方程式：8H＋+3H2C2O4·2H2O+Cr2O72-=2Cr3++6CO2↑+13H2O，也可写为：8H＋+3H2C2O4+Cr2O72-=2Cr3++6CO2↑+7H2O；

(3)步骤③中生成的Cr(OH)3沉淀可被H2O2氧化为+6价的Cr，加入氨水，调节溶液的pH，Cr元素转化为Cr2O72-，根据电子守恒、原子守恒可得反应方程式：2Cr(OH)3+3H2O2+2NH3·H2O=(NH4)2Cr2O7+7H2O；

(4)H2O2具有强的氧化性，能够将Sr(NO3)2氧化为SrO2，根据图示可知5%的H2O2 比 20%的H2O2 的利用率低是因为双氧水的浓度低，化学反应速率慢，使得相同时间内反应的H2O2较少；

(5)m(样品)=10.40 g+10.16 g=20.56 g，n(SrO)==0.10 mol，根据Sr元素守恒，结合样品成分可知：n[Sr(NO3)2]×212 g/mol＋n[Sr(NO2)2]×180 g/mol =20.56 g ，

n[Sr(NO3)2]＋n[Sr(NO2)2]=0.10 mol ，解得：n[Sr(NO3)2]=0.08 mol，n[Sr(NO2)2]=0.02 mol

所以该样品中Sr(NO3)2的质量分数为：w[Sr(NO3)2]=×100%=82.49%。