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碳酸锶(SrCO3)为白色,难溶于水的固体,在电子工业中有泛应用。一种由天青石精矿(含SrSO4)制备高纯SrCO3的方法如下:
天青石精矿
碳化剂
过滤
粗SrCO3
精制
含Sr2+溶液
碳化剂
过滤
高纯SrCO3
已知:
ⅰ.BaSO4、SrCO3、BaCO3和SrSO4均难溶于水,在相同温度下的溶解度(S)关系如下:S(BaSO4)≈S(SrCO3)<S(BaCO3)<S(SrSO4
ⅱ.几种氢氧化物在不同温度下的溶解度:
20 40 60 80 90 100
Sr(OH)2 1.77 3.95 8.42 20.2 44.5 91.2
Ba(OH)2 3.89 8.22 20.94 101.4 - -
Ca(OH)2 0.173 0.141 0.121 0.094 0.086 0.076
(1)粗SrCO3的制取
①碳化剂一般选择Na2CO3溶液或(NH42CO3溶液。写出SrSO4转化为SrCO3的离子方程式:
SrSO4(s)+CO32-(aq)⇌SrCO3(s)+SO42-(aq)
SrSO4(s)+CO32-(aq)⇌SrCO3(s)+SO42-(aq)

②实验发现,当温度和碳化剂的物质的量浓度均相同时,SrSO4在Na2CO3溶液中的转化速率大于在(NH42CO3溶液中的。从盐类水解的角度解释其原因是
Na2CO3溶液中存在CO32-的水解,而(NH42CO3溶液中铵根离子和碳酸根离子的水解相互促进,导致温度和浓度均相同时,前者碳酸根离子的浓度大于后者
Na2CO3溶液中存在CO32-的水解,而(NH42CO3溶液中铵根离子和碳酸根离子的水解相互促进,导致温度和浓度均相同时,前者碳酸根离子的浓度大于后者

(2)含Sr2+溶液的精制
ⅰ.将粗SrCO3溶解于适量盐酸中,过滤得到滤液(金属阳离子有:Sr2+、Ba2+、Mg2+和Ca2+);
ⅱ.加NaOH溶液调节上述滤液pH至12~13.过滤得到滤液X和滤渣A;
ⅲ.将滤液X置于90~95℃的水浴中加热,生成白色沉淀B,趁热过滤弃去沉淀,得到滤液Y,并将ⅱ中的滤渣A重新投入滤液Y中浸泡(保持温度为90~95℃);
ⅳ.重复ⅱ和ⅲ3~4次,最后得到热的滤液Z;
ⅴ.趁热向滤液Z中加入适量稀硫酸,过滤得到精制含Sr2+溶液。
①滤渣A中含有Sr(OH)2
Ca(OH)2和Mg(OH)2
Ca(OH)2和Mg(OH)2

②白色沉淀B的主要成分是
Ca(OH)2
Ca(OH)2

③ⅳ的目的是
Sr(OH)2在90℃时易溶于水,产生的OH-可以结合滤液中的Ca2+生成Ca(OH)2沉淀,提高Ca2+的去除率,同时减少Sr2+的损失
Sr(OH)2在90℃时易溶于水,产生的OH-可以结合滤液中的Ca2+生成Ca(OH)2沉淀,提高Ca2+的去除率,同时减少Sr2+的损失

④ⅴ中反应的离子方程式是
Ba2++SO42-=BaSO4↓,H++OH-=H2O
Ba2++SO42-=BaSO4↓,H++OH-=H2O

【答案】SrSO4(s)+CO32-(aq)⇌SrCO3(s)+SO42-(aq);Na2CO3溶液中存在CO32-的水解,而(NH42CO3溶液中铵根离子和碳酸根离子的水解相互促进,导致温度和浓度均相同时,前者碳酸根离子的浓度大于后者;Ca(OH)2和Mg(OH)2;Ca(OH)2;Sr(OH)2在90℃时易溶于水,产生的OH-可以结合滤液中的Ca2+生成Ca(OH)2沉淀,提高Ca2+的去除率,同时减少Sr2+的损失;Ba2++SO42-=BaSO4↓,H++OH-=H2O
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:35引用:1难度:0.4
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  • 1.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验Fe3+已经除尽的试剂是
     
    ;当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]=2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    (5)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:114引用:4难度:0.5
  • 2.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验
    Fe3+已经除尽的试剂是
     

    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则操作B是
     

    (5)煅烧A的反应方程式是
     

    (6)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示).

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:5引用:1难度:0.5
  • 3.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下:

    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,常温下,当pH=5时,溶液中c(Al3+)=
     
    mol•L-1(已知常温下Ksp[Al(OH)3]═2.0×10-33).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:12引用:1难度:0.5
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