Question

13．鍶有“金屬味精”之稱．以天青石（主要含有SrSO₄和少量CaCO₃． MgO雜質(zhì)）生產(chǎn)氫氧化鍶的工藝如圖：

已知氫氧化鍶在水中的溶解度：

溫度（℃）	0	10	20	30	40	60	80	90	100
溶解度（g/100mL）	0.91	1.25	1.77	2.64	3.95	8.42	20.2	44.5	91.2

（1）隔絕空氣焙燒時SrSO₄只被還原成SrS，化學(xué)方程式為SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑．
（2）“除雜”方法：將溶液升溫至95℃，加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為12．
①95℃時水的離子積K_W=1.0×10^-12，K_sp[Mg（OH）₂]=1.2×10^-10，則溶液中c（Mg²⁺）=1.2×10^-10．
②若pH過大，將導(dǎo)致氫氧化鍶的產(chǎn)率降低，請解釋原因OH^-對氫氧化鍶的溶解起抑制作用，OH^-濃度過大，導(dǎo)致氫氧化鍶沉淀析出．
（3）“趁熱過濾”的目的是防止溫度降低氫氧化鍶析出造成產(chǎn)品的損失，可使鈣離子盡可能轉(zhuǎn)化為Ca（OH）₂．“濾渣”的主要成分為Mg（OH）₂、Mg（OH）₂．
（4）從趁熱過濾后的濾液中得到Sr（OH）₂產(chǎn)品的步驟為降溫結(jié)晶或冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（5）“脫硫”方法：用FeCI₃溶液吸收酸浸產(chǎn)生的氣體，吸收時的氧化產(chǎn)物為S（填化學(xué)式）：再用石墨電極電解吸收液，電解后可在“脫硫”中循環(huán)利用的物質(zhì)是FeCl₃．

Answer 1

分析 以天青石（主要含有SrSO₄和少量CaCO₃，MgO雜質(zhì)）為原料制備Sr（OH）₂，由流程可知，天青石和碳隔絕空氣高溫焙燒生成CO、SrS，CaCO₃生成CaO，加鹽酸溶解MgO、SrS、CaO，其中SrS與鹽酸反應(yīng)生的硫化氫氣體，得到的溶液Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺，將溶液升溫至95℃，加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為12，沉淀Mg²⁺、Ca²⁺，趁熱過濾，濾渣為Mg（OH）₂、Mg（OH）₂，將濾液冷卻結(jié)晶得到Sr（OH）₂，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）隔絕空氣焙燒時SrSO₄只被還原成SrS，碳過量，則碳被氧化生成CO，反應(yīng)為：SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑；
故答案為：SrSO₄+4C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑；
（2）①95℃時水的離子積K_W=1.0×10^-12，pH=12，故c（OH^-）=1mol/L，K_sp[Mg（OH）₂]=1.2×10^-10，則溶液中c（Mg²⁺）=$\frac{1.2×1{0}^{-10}}{{1}^{2}}$=1.2×10^-10；
故答案為：1.2×10^-10；
②若pH過大，OH^-對氫氧化鍶的溶解起抑制作用，OH^-濃度過大，導(dǎo)致氫氧化鍶沉淀析出，將導(dǎo)致氫氧化鍶的產(chǎn)率降低；
故答案為：OH^-對氫氧化鍶的溶解起抑制作用，OH^-濃度過大，導(dǎo)致氫氧化鍶沉淀析出；
（3）根據(jù)表可知氫氧化鍶的溶解度隨溫度的升高而增大，氫氧化鈣的溶解度隨溫度的升高而降低，趁熱過濾可以防止溫度降低氫氧化鍶析出造成產(chǎn)品的損失，可使鈣離子盡可能轉(zhuǎn)化為Ca（OH）₂，調(diào)節(jié)pH沉淀了鎂離子，故濾渣為Mg（OH）₂、Mg（OH）₂；
故答案為：防止溫度降低氫氧化鍶析出造成產(chǎn)品的損失，可使鈣離子盡可能轉(zhuǎn)化為Ca（OH）₂；Mg（OH）₂、Mg（OH）₂；
（4）趁熱過濾后的濾液中得到Sr（OH）₂產(chǎn)品，Sr（OH）₂溫度較低時析出，故步驟為降溫結(jié)晶或冷卻結(jié)晶過濾、洗滌、干燥；
故答案為：降溫結(jié)晶或冷卻結(jié)晶；
（5）酸浸產(chǎn)生的氣體為H₂S，用FeCl₃溶液吸收H₂S氣體，反應(yīng)為：2FeCl₃+H₂S=S↓+2HCl+2FeCl₂，氧化產(chǎn)物為S，再用石墨電極電解吸收液，F(xiàn)eCl₂發(fā)生氧化反應(yīng)為FeCl₃，可循環(huán)使用；
故答案為：S；FeCl₃．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對條件的控制選擇與理解、溶度積的計算等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活運用能力，題目難度中等．