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18.锶(38Sr)元素广泛存在于矿泉水中,是一种人体必需的微量元素,在元素周期表中与20Ca和56Ba同属于第ⅡA族.
(1)碱性:Sr(OH)2<Ba(OH)2(填“>”或“<”);用原子结构的观点解释其原因是同一主族元素,原子最外层电子数相同,原子核外电子层数逐渐增大,原子半径逐渐增大,原子失去电子的能力逐渐增强.
(2)碳酸锶是最重要的锶化合物.用含SrSO4和少量BaSO4、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2的天青石制备SrCO3,工艺流程如下(部分操作和条件略):
Ⅰ.将天青石矿粉和Na2CO3溶液充分混合,过滤;
Ⅱ.将滤渣溶于盐酸,过滤;
Ⅲ.向Ⅱ所得滤液中加入稀硫酸,过滤;
Ⅳ.向Ⅲ所得滤液中先加入次氯酸,充分反应后再用氨水调pH约为7,过滤;
Ⅴ.向Ⅳ所得滤液中加入稍过量NH4HCO3,充分反应后,过滤,将沉淀洗净,烘干,得到SrCO3.
已知:ⅰ.相同温度时的溶解度:BaSO4<SrCO3<SrSO4<CaSO4
ⅱ.生成氢氧化物沉淀的pH
物质Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3
开始沉淀pH1.97.03.4
完全沉淀pH3.29.04.7
①Ⅰ中,反应的化学方程式是SrSO4+Na2CO3=SrCO3+Na2SO4 .
②Ⅱ中,能与盐酸反应溶解的物质有BaSO4和SiO2.
③Ⅳ的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,同时可以使Fe 3+和Al 3+沉淀完全.
④下列关于该工艺流程的说法正确的是ab.
a.该工艺产生的废液含较多的NH4+、Na+、Cl-、SO42-
b.Ⅴ中反应时,加入NaOH溶液一定可以提高NH4HCO3的利用率.

分析 (1)同主族,最外层电子数相同,性质相似,从上到下金属性增强,元素最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强,从原子结构的角度看同一主族元素,原子最外层电子数相同,原子核外电子层数逐渐增大,原子半径逐渐增大,原子失去电子的能力逐渐增强,所以元素最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强;
(2)①难溶性物质会发生反应,转化为更难溶的物质,SrSO4与碳酸钠溶液反应生成SrCO3的溶解度更小;
②SrCO3、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3均与盐酸反应;
③先加入次氯酸,氧化亚铁离子,再用氨水调pH约为7,使铁离子、铝离子转化为沉淀;
④该工艺中加入了Na2CO3溶液,引入了Na+,加入氨水会引入NH4+;加入盐酸又会引入Cl-.结合天青石主要成分是SrSO4,可知该工艺产生的废液含较多的NH4+、Na+、Cl-、SO42-;Ⅴ中反应时,加入NaOH溶液,可以使NH4HCO3电离产生更多的CO32-,因此就可以得到SrCO3.即加入NaOH溶液,可以提高NH4HCO3的利用率,据此判断.

解答 解:(1)Ba、Sr在元素周期表中位于同一主族,由于同一主族的元素从上到下元素的金属性逐渐增强,所以元素最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强,因此碱性:Sr(OH)2<Ba(OH)2,用原子结构的观点解释其原因是同一主族元素,原子最外层电子数相同,原子核外电子层数逐渐增大,原子半径逐渐增大,原子失去电子的能力逐渐增强,所以元素最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强,
故答案为:<;同一主族元素,原子最外层电子数相同,原子核外电子层数逐渐增大,原子半径逐渐增大,原子失去电子的能力逐渐增强;  
(2)①天青石的主要成分是SrSO4并含少量BaSO4、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2,将天青石矿粉和Na2CO3溶液充分混合,根据复分解反应的规律:难溶性物质会发生反应,转化为更难溶的物质,反应的方程式为SrSO4+Na2CO3=SrCO3+Na2SO4 ,
故答案为:SrSO4+Na2CO3=SrCO3+Na2SO4 ;  
②过滤,得到的滤渣中含有反应产生的SrCO3及BaSO4、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3、SiO2,向滤渣中加入盐酸,SrCO3、BaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3都可以与盐酸发生反应.反应方程式是SrCO3+2HCl=SrCl2+H2O+CO2↑;BaCO3+2HCl=BaCl2+H2O+CO2↑;FeO+2HCl=FeCl2+H2O;Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O;Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O;BaSO4既不溶于水,也不溶于酸,SiO2是酸性氧化物,与盐酸不能反应,因此加入盐酸后,过滤得到的滤渣中含有BaSO4和SiO2,
故答案为:BaSO4和SiO2;  
③在滤液中含有Fe 2+,该离子有还原性,而ClO-有氧化性,二者会发生氧化还原反应,将Fe2+氧化为Fe3+,同时加入氨水调pH约为7,可以使Fe 3+和Al 3+沉淀完全,
故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+,同时可以使Fe 3+和Al 3+沉淀完全;
④该工艺中加入了Na2CO3溶液,引入了Na+,加入氨水会引入NH4+;加入盐酸又会引入Cl-.结合天青石主要成分是SrSO4,可知该工艺产生的废液含较多的NH4+、Na+、Cl-、SO42-,选项a正确;Ⅴ中反应时,加入NaOH溶液,可以使NH4HCO3电离产生更多的CO32-,因此就可以得到SrCO3.即加入NaOH溶液,可以提高NH4HCO3的利用率,选项b正确,故选ab.

点评 本题考查物质的分离提纯方法及选择,为高频考点,把握物质的性质及制备流程中的反应为解答的关键,注意发生的反应的分析及物质的成分,题目难度不大.

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