Question

【題目】高純硝酸鍶[Sr(NO3)2]可用于制造信號燈、光學(xué)玻璃等。工業(yè)級硝酸鍶含硝酸鈣、硝酸鋇等雜質(zhì),提純流程如下:

已知: ①“濾液1”的主要溶質(zhì)是Ca(NO3)2；“濾渣1”的成分為Ba(NO3)2、Sr(NO3)2；“濾渣2”的主要成分為BaCrO4

②鉻酸(H2CrO4)為弱酸

(1)“酸浸”不能采用高溫的原因是_______。

(2)相對于水洗,用濃HNO3洗滌的優(yōu)點(diǎn)是_______。

(3)“濾液2”中過量的H2CrO4被N2H4還原為Cr3+，同時(shí)放出無污染的氣體，寫出反應(yīng)的離子方程式____。

(4)在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq) +3OH-(aq),常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp=1.0×10-32，當(dāng)c(Cr3+)降至1.0×10-5mol/L，認(rèn)為Cr3+已經(jīng)完全沉淀。現(xiàn)將還原后溶液的pH值調(diào)至4，此時(shí)Cr3+是否沉淀完全? ___( 列式計(jì)算)。

(5)已知Cr(OH)3類似Al(OH)3，還原后溶液的pH不能大于8的原因是_______(結(jié)合離子方程式說明理由)。

(6)為了測定“濾渣2”中BaCrO4的含量，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn):

m g“濾渣2”溶液滴定終點(diǎn)時(shí)消耗VmLNa2S2O3溶液(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)

①若加入的HI溶液過量太多，測定結(jié)果會_____(填“偏低”、“偏高”或“無影響”)。

②“濾渣2”中BaCrO4(摩爾質(zhì)量為Mg/mol)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____(用代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】 避免HNO3揮發(fā)和分解，減少環(huán)境污染 減少硝酸鍶(或產(chǎn)品)溶解損失 4H2CrO4＋3N2H4＋12H+＝4Cr3+＋3N2↑＋16H2O 當(dāng)pH調(diào)到4時(shí)，c(OH－)= =1.0×10－10 mol/L，c(Cr3+)= =1.0×10－2 mol/L＞1.0×10－5 mol/L，因此Cr3+沒有沉淀完全 避免Cr(OH)3在堿性溶液中發(fā)生Cr(OH)3＋OH－＝CrO＋2H2O而溶解 偏高

【解析】根據(jù)已知①得到硝酸鈣可溶于濃硝酸，硝酸鋇和硝酸鍶不溶于濃硝酸，所以加入濃硝酸過濾將硝酸鈣溶解除去，濾渣1的成分是硝酸鍶和硝酸鋇。濾渣1硝酸洗滌后加水溶解，加入鉻酸將鋇離子轉(zhuǎn)化為鉻酸鋇沉淀除去，濾渣2成分為鉻酸鋇，濾液2主要是硝酸鍶和硝酸、鉻酸，用N2H4將鉻酸轉(zhuǎn)化為Cr3+，再轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3沉淀除去，最后制得硝酸鍶。

（1）硝酸是揮發(fā)性酸且受熱易分解，所以“酸浸”不能采用高溫。

（2）硝酸鍶應(yīng)該是在濃硝酸中難溶，在水中易溶，所以用濃硝酸洗的主要目的是為了降低硝酸鍶的溶解度，避免在洗滌中造成硝酸鍶的損失。

（3）H2CrO4被N2H4還原為Cr3+，N2H4被氧化為無污染的氣體，應(yīng)該是氮?dú)?/span>，前面的步驟中硝酸過量，所以在反應(yīng)物中可以添加氫離子，生成物應(yīng)該有水，由上方程式為：4H2CrO4＋3N2H4＋12H+＝4Cr3+＋3N2↑＋16H2O。

（4）pH=4的時(shí)候，可以得到c(OH-)=1×10-10mol/L，所以此時(shí)c(Cr3+)=，所以Cr3+沒有沉淀完全。

（5）Al(OH)3在堿性溶液中會反應(yīng)轉(zhuǎn)化為AlO2-，Cr(OH)3的性質(zhì)與Al(OH)3相似，所以應(yīng)該也可以在堿性溶液中溶解，轉(zhuǎn)化為CrO2-離子。由上，還原后溶液的pH不能大于8的原因是：避免Cr(OH)3在堿性溶液中發(fā)生Cr(OH)3＋OH－＝CrO2-＋2H2O而溶解。

（6）①如果加入的HI過多，過量的HI會被空氣中的氧氣氧化為單質(zhì)碘，所以會消耗更多的硫代硫酸鈉的溶液，使測定結(jié)果偏高。②鉻酸鋇中的+6價(jià)Cr應(yīng)該被碘離子還原為Cr3+,碘離子被氧化為碘單質(zhì)（I2），根據(jù)得失電子守恒，得到2BaCrO4～3I2，再根據(jù)題目給的反應(yīng)：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，得到2BaCrO4～3I2～6S2O32-。消耗的硫代硫酸鈉為cV×10-3mol，所以BaCrO4為，質(zhì)量為，所以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。