Question

20．高純硝酸鍶[化學式：Sr（NO₃）₂]用于制造信號燈、光學玻璃等．
Ⅰ．工業(yè)級硝酸鍶中常含有硝酸鈣、硝酸鋇等雜質，其中硝酸鈣可溶于濃硝酸，而硝酸鍶、硝酸鋇不溶于濃硝酸．提純硝酸鍶的實驗步驟如下：
①取含雜質的硝酸鍶樣品，向其中加入濃HNO₃溶解，攪拌．
②過濾，并用濃HNO₃洗滌濾渣．
③將濾渣溶于水中，加略過量鉻酸使Ba²⁺沉淀，靜置后加入肼（N₂H₄）將過量鉻酸還原，調節(jié)pH至7～8，過濾．
④將濾液用硝酸調節(jié)pH至2～3，蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌．
⑤將得到的Sr（NO₃）₂•2H₂O晶體在100℃條件下干燥，得到高純硝酸鍶．
（1）步驟②用濃HNO₃洗滌濾渣的目的是除去雜質減少硝酸鍶的溶解損失．
（2）步驟③中肼（N₂H₄）將過量鉻酸（CrO₃）還原為Cr³⁺，同時產生一種無色無味的氣體，寫出該反應的離子方程式3N₂H₄+4CrO₃+12H⁺=3N₂↑+4Cr³⁺+12H₂O ．
（3）肼具有很好的還原性，且氧化產物無污染，故可用于除去鍋爐等設備供水中的溶解氧等，除去100L鍋爐水（含氧氣8g/L）的溶解氧，需要肼的質量為800g．
Ⅱ．Sr（NO₃）₂受熱易分解，生成Sr（NO₂）₂和O₂；在500℃時Sr（NO₂）₂進一步分解生成SrO及氮氧化物．取一定質量含Sr（NO₂）₂的Sr（NO₃）₂樣品，加熱至完全分解，得到5.20g SrO固體和5.08g混合氣體．計算該樣品中Sr（NO₃）₂的質量分數（寫出計算過程）82.49%（精確到0.01）．

Answer 1

分析 Ⅰ．硝酸鍶中含有硝酸鈣、硝酸鋇等雜質，因硝酸鈣可溶于濃硝酸，而硝酸鍶、硝酸鋇不溶于濃硝酸，則①可先加入濃硝酸，溶解硝酸鈣，②過濾后③再加入過量鉻酸使Ba²⁺沉淀，④過濾后蒸發(fā)、濃縮溶液可得硝酸鍶．
（1）硝酸鈣可溶于濃硝酸，而硝酸鍶、硝酸鋇不溶于濃硝酸，步驟②用濃HNO₃洗滌濾渣除去雜質減少硝酸鍶的溶解損失；
（2）步驟③中肼（N₂H₄）將過量鉻酸（CrO₃）還原為Cr³⁺，同時產生一種無色無味的氣體為氮氣，根據得失電子守恒和原子守恒書寫離子方程式；
（3）肼除氧的反應物是肼和氧氣，氧化產物為氫和氧結合成的水，根據質量守恒定律可知生成物還有氮氣，據此書寫方程式，并據方程式計算需要肼的質量；
Ⅱ．根據質量守恒定律列式計算，m（樣品）=5.20 g+5.08 g=10.28 g，結合物質的質量n=$\frac{m}{M}$計算．

解答 解：I．（1）硝酸鍶中含有硝酸鈣、硝酸鋇等雜質，因硝酸鈣可溶于濃硝酸，而硝酸鍶、硝酸鋇不溶于濃硝酸，則可先加入濃硝酸，溶解硝酸鈣，過濾后再加入過量鉻酸使Ba²⁺沉淀，過濾后蒸發(fā)、濃縮溶液可得硝酸鍶，則先加入濃硝酸，用過濾的方法可除去硝酸鈣，步驟②用濃HNO₃洗滌濾渣，除去雜質減少硝酸鍶的溶解損失，
故答案為：除去雜質減少硝酸鍶的溶解損失（2 分）
（2）步驟③中肼（N₂H₄）將過量鉻酸（CrO₃）還原為Cr³⁺，Cr的化合價變化（+6→+3），則N的化合價升高，同時產生一種無色無味的氣體，為氮氣，N的化合價變化（-2→0），轉移電子最小公倍數為：12，根據得失電子守恒和原子守恒，離子方程式為：3N₂H₄+4CrO₃+12H⁺=3N₂↑+4Cr³⁺+12H₂O，
故答案為：3N₂H₄+4CrO₃+12H⁺=3N₂↑+4Cr³⁺+12H₂O；
（3）肼除氧的反應物是肼和氧氣，氧化產物為氫和氧結合成的水，根據質量守恒定律可知生成物還有氮氣，再根據觀察法配平，所以方程式是：N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，除去100L鍋爐水（含氧氣8g/L）的溶解氧，氧氣的物質的量為n=$\frac{100L×8g/L}{32g/mol}$=25mol，根據方程式可知消耗肼的物質的量為25mol，質量為m=nM=25mol×32g/mol=800g，
故答案為：800g；
II．m（樣品）=5.20 g+5.08 g=10.28 g，
n（SrO）=$\frac{5.20g}{104g/mol}$=0.05 mol，
n[Sr（NO₃）₂]×212 g•mol^-1+n[Sr（NO₂）₂]×180 g•mol^-1=10.28 g，
n[Sr（NO₃）₂]+n[Sr（NO₂）₂]=0.05 mol，
解得：n[Sr（NO₃）₂]=0.04 mol，
n[Sr（NO₂）₂]=0.01 mol，
w[Sr（NO₃）₂]=$\frac{0.04mol×212g/mol}{10.28g}$×100%=82.49%，
故答案為：82.49%．

點評 本題考查物質的分離、提純的綜合操作，涉及學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，為高頻考點，注意把握實驗的原理和操作，題目難度中等．