分析 以天青石(主要成分为SrSO4)为原料制备六水氯化锶(SrCl2•6H2O),由流程可知,天青石和碳隔绝空气高温焙烧生成CO、SrS,SrS加盐酸后溶液中除含有Sr2+和Cl-外,还含有少量Ba2+杂质,然后加硫酸生成硫酸钡沉淀,所以过滤后滤渣为硫酸钡,滤液中含SrSO4、SrCl2,最后蒸发、冷却结晶得到SrCl2•6H2O,
(1)研磨粉碎的目的是增加反应物的接触面积,提高反应速率,提高原料的转化率;
(2)0.5mol SrSO4中只有S被还原,转移了4mol电子,则1mol的S转移8mol的电子,反应后生成的-2价硫离子,据此写出该反应的化学方程式;
(3)过滤1后的滤液中含有氯化锶,将溶液蒸发浓缩、冷却结晶,然后从溶液中将晶体过滤出来,洗涤除去表面的杂质离子并进行干燥即获得SrCl2•6H2O;
(4)用HCl溶解SrS后的溶液中含有杂质钡离子,加入硫酸的后生成硫酸钡沉淀从而除去溶液中Ba2+杂质;
根据钡离子浓度、硫酸钡的溶度积计算出钡离子完全除去时硫酸根离子的浓度,然后根据硫酸锶的溶度积计算出需要锶离子的最小浓度;
(5)①若NH4SCN不再剩余的Ag+结合形成AgSCN白色沉淀,溶液中就会含有SCN-,就会与Fe3+产生络合物是溶液变为红色,据此判断滴定终点;
②根据n=cV计算出n(NH4SCN),Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出,据此计算出溶液中剩余的Ag+的物质的量及与Cl-反应的Ag+的物质的量,再根据氯离子守恒计算出1.000g产品中SrCl2•6H2O的物质的量、质量,最后计算出产品纯度.
解答 解:(1)天青石焙烧前先研磨粉碎,其目的是为了增加反应物的接触面积,提高化学反应速率,从而提高原料的转化率,
故答案为:增加反应物的接触面积,提高反应速率,提高原料的转化率;
(2)在焙烧的过程中若只有0.5 mol SrSO4中只有S被还原,转移了4 mol电子,则1mol的S转移8mol的电子,由于在反应前元素的化合价为+6价,所以反应后元素的化合价为-2价,因此碳与天青石在高温下发生反应的化学方程式为:SrSO4+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑,
故答案为:SrSO4+4C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$SrS+4CO↑;
(3)然后向得到的含有SrS固体中加入HCl发生反应:SrS+2HCl=SrCl2+H2S↑,将溶液蒸发浓缩、冷却结晶,然后从溶液中将晶体过滤出来,洗涤除去表面的杂质离子并进行干燥即获得SrCl2•6H2O,
故答案为:洗涤、干燥;
(4)在用HCl溶解SrS后的溶液中加入硫酸的目的是除去溶液中Ba2+杂质;
由于在Ba2+浓度为1×10-5 mol/L,BaSO4的溶度积常数为1.1×10-10,所以c(SO42-)=$\frac{1.1×10{\;}^{-10}}{1×10{\;}^{-5}}$mol/L=1.1×10-5mol/L,而SrSO4的溶度积常数为3.3×10-7,所以c(Sr2+)=$\frac{3.3×10{\;}^{-7}}{1.1×10{\;}^{-5}}$mol/L=3.0×10-2=0.03mol/L,
故答案为:除去溶液中Ba2+杂质; 0.03;
(5)①若NH4SCN不再剩余的Ag+结合形成AgSCN白色沉淀,溶液中就会含有SCN-,就会与Fe3+产生络合物是溶液变为红色,因此滴定达到终点时溶液由无色变为血红色,且30 s不褪色,
故答案为:溶液由无色变为血红色,且30 s不褪色;
②n(NH4SCN)=0.2000mol/L×0.02L=4.0×10-3mol,Ag+以AgSCN白色沉淀的形式析出,所以溶液中剩余的Ag+的物质的量为:n(Ag+)=4.0×10-3mol,则与Cl-反应的Ag+的物质的量为:n(Ag+)=1.100×10-2 mol-4.0×10-3mol=7.0×10-3mol,
1.000g产品中SrCl2•6H2O的物质的量为:n(SrCl2•6H2O)=$\frac{1}{2}$×n(Ag+)=3.5×10-3mol,
1.000g产品中SrCl2•6H2O的质量为:m(SrCl2•6H2O)=3.5×10-3mol×267 g/mol=0.9345g,
所以产品纯度为:$\frac{0.9435g}{1g}$×100%=93.45%,
故答案为:93.45%.
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,题目难度较大.
科目:高中化学 来源: 题型:解答题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
| A. | 苯与溴水发生加成反应而使溴水褪色 | |
| B. | 苯与溴水发生取代反应而使溴水褪色 | |
| C. | 苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 | |
| D. | 苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物发生的反应不是取代反应 |
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
| 金属离子 | 开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH |
| Fe3+ | 1.1 | 3.2 |
| Al3+ | 3.0 | 5.0 |
| Fe2+ | 5.8 | 8.8 |
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
| A. | 生物质能来深于植物及其加工产品所贮存的能量,直接燃烧是利用方式之一 | |
| B. | 石油的裂化与裂解都是化学变化,而煤的气化与液化是物理变化 | |
| C. | 用高压氢气、氧气制作燃料电池是氢能源利用的一种重要方式 | |
| D. | 化学反应过程中反应物的总能量小于生成物的总能量,往往伴随热量的吸收 |
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题
| A. | 原子半径由小到大的顺序为r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W) | |
| B. | X、Y、Z既能形成离子化合物,又能形成共价化合物 | |
| C. | Z分别能与X、Y和W形成多种化合物 | |
| D. | 与单质W比较,单质Z更容易与单质X化合 |
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