Question

16．鍶（Sr）元素廣泛存在于礦泉水中，是一種人體必需的微量元素，在元素周期表中與鈣和鋇屬于第ⅡA族元素．
（1）堿性；Sr（OH）₂＜Ba（OH）₂（填“＜”或“＞”；鍶的化學(xué)性質(zhì)與鈣和鋇類似，用原子結(jié)構(gòu)的 觀點(diǎn)解釋其原因是同一主族元素，原子最外層電子數(shù)相同．
（2）碳酸鍶是最重要的鍶化合物．用含SrSO₄和少量BaSO₄、BaCO₃、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂的天青石制備SrCO₃，工藝流程如下（部分操作和條件略）：
Ⅰ．將天青石礦粉和碳酸鈉溶液混合后充分反應(yīng)，過濾；
Ⅱ．向?yàn)V渣中加入足量鹽酸充分反應(yīng)，過濾；
Ⅲ．向Ⅱ所得濾液中加入足量的稀硫酸，過濾；
Ⅳ．向Ⅲ所得濾液中先加入氯水，充分反應(yīng)后再用氨水調(diào)pH約為7，過濾；
Ⅴ．向Ⅳ所得濾液中加入稍過量的碳酸氫銨溶液，充分反應(yīng)后過濾，將沉淀洗凈，烘干，得SrSO₃．
已知：�。�相同溫度時(shí)溶解度：BaSO₄＜SrCO₃＜SrSO₄＜CaSO₄
ⅱ．生成氫氧化物沉淀的pH如下表所示：

物質(zhì)	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3
開始沉淀的pH	1.9	7.0	3.4
完全沉淀的pH	3.2	9.0	4.7

①步驟Ⅰ中，反應(yīng)的化學(xué)方程式是SrSO₄+Na₂CO₃=SrCO₃+Na₂SO₄．為提高此步驟中鍶的轉(zhuǎn)化效果可以采取的措施有（任答兩點(diǎn)即可）：增加碳酸鈉溶液，攪拌．
  ②步驟Ⅱ中，能與鹽酸反應(yīng)而溶解的物質(zhì)有SrCO₃、BaCO₃、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃．
  ③步驟Ⅳ的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，使Fe³⁺和Al³⁺沉淀完全．
  ④下列關(guān)于該工藝流程的說法正確的是ac（填字母代號(hào)）．
   a．該工藝產(chǎn)生的廢液含較多的NH4⁺、Na⁺、SO₄^2-、Cl^-
   b．SiO₂在步驟Ⅰ操作時(shí)被過濾除去
   c．步驟Ⅴ中反應(yīng)時(shí)，加入NaOH溶液可以提高NH₄HCO₃的利用率．

Answer 1

分析 （1）同主族，最外層電子數(shù)相同，性質(zhì)相似，從上到下金屬性增強(qiáng)；
（2）①SrSO₄與碳酸鈉溶液反應(yīng)，沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是溶解平衡的移動(dòng)，將天青石粉末與碳酸鈉溶液的混合物在90℃時(shí)加熱1～2h，經(jīng)過濾、洗滌，得到碳酸鍶，說明碳酸鍶的溶解度小于硫酸鍶的溶解度；
②SrCO₃、BaCO₃、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃均與鹽酸反應(yīng)；
③先加入次氯酸，氧化亞鐵離子，再用氨水調(diào)pH約為7，使鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀；
④a、分析過程可知該工藝產(chǎn)生的廢液含較多的NH₄⁺、Na⁺、SO₄^2-、Cl^-；
b、Ⅰ．將天青石礦粉和碳酸鈉溶液混合后充分反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)SrSO₄+Na₂CO₃=SrCO₃+Na₂SO₄過濾不能除去二氧化硅，Ⅱ．向?yàn)V渣中加入足量鹽酸充分反應(yīng)，過濾，二氧化硅不溶于鹽酸分析；
c、在這時(shí)候氫氧化鍶與碳酸氫銨反應(yīng)時(shí)會(huì)有一個(gè)副反應(yīng)生成的一水合氨與碳酸氫銨的反應(yīng)，浪費(fèi)了一部分碳酸氫銨，如果加入溶液不會(huì)影響反應(yīng)過程但是會(huì)稀釋一水合氨的濃度，使得副反應(yīng)更慢、占的比例從而更少，也就是提高了碳酸氫銨的利用率．

解答 解：（1）金屬性Sr＜Ba，則堿性：Sr（OH）₂＜Ba（OH）₂，鍶的化學(xué)性質(zhì)與鈣和鋇類似，是因同一主族元素，原子最外層電子數(shù)相同，
故答案為：＜；同一主族元素，原子最外層電子數(shù)相同；
（2）①I中只有SrSO₄與碳酸鈉溶液反應(yīng)，反應(yīng)為SrSO₄+Na₂CO₃=SrCO₃+Na₂SO₄，平衡正向進(jìn)行，加入碳酸鈉溶液，平衡正向進(jìn)行，在反應(yīng)過程中不斷攪拌可以提高反應(yīng)的速率和效率
故答案為：碳酸鍶的溶解度小于硫酸鍶的溶解度；攪拌；故答案為：SrSO₄+Na₂CO₃=SrCO₃+Na₂SO₄； 加入碳酸鈉溶液，攪拌；
②由物質(zhì)的溶解性可知，只有碳酸鹽和金屬氧化物與鹽酸反應(yīng)，則SrCO₃、BaCO₃、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃均與鹽酸反應(yīng)，
故答案為：SrCO₃、BaCO₃、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃；
③由生成氫氧化物沉淀的pH可知，Ⅳ的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，使Fe³⁺和Al³⁺沉淀完全，故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，使Fe³⁺和Al³⁺沉淀完全；
④a、分析過程可知該工藝產(chǎn)生的廢液含較多的NH₄⁺、Na⁺、SO₄^2-、Cl^-，故a正確；
b、Ⅰ．將天青石礦粉和碳酸鈉溶液混合后充分反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)SrSO₄+Na₂CO₃=SrCO₃+Na₂SO₄過濾不能除去二氧化硅，Ⅱ．向?yàn)V渣中加入足量鹽酸充分反應(yīng)，過濾，二氧化硅不溶于鹽酸，過濾除去，故b錯(cuò)誤；
c、在這時(shí)候氫氧化鍶與碳酸氫銨反應(yīng)時(shí)會(huì)有一個(gè)副反應(yīng)生成的一水合氨與碳酸氫銨的反應(yīng)，浪費(fèi)了一部分碳酸氫銨，如果加入溶液不會(huì)影響反應(yīng)過程但是會(huì)稀釋一水合氨的濃度，使得副反應(yīng)更慢、占的比例從而更少，也就是提高了碳酸氫銨的利用率，故c正確；
故答案為：ac．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的分離提純方法及選擇，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的性質(zhì)及制備流程中的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，注意發(fā)生的反應(yīng)的分析及物質(zhì)的成分，題目難度較大．