Question

天青石(主要含有SrSO₄和少量CaCO₃杂质)是获取锶元素的各种化合物的主要原料。回答下列问题(相关数据如下)：

温度/℃	0	10	20	30	40	60	80	90	100
Sr(OH)2	0.91	1.25	1.77	2.64	3.95	8.42	20.2	44.5	91.2
ⅡA元素氢氧化物	Be(OH)2	Mg(OH)2	Ca(OH)2	Sr(OH)2	Ba(OH)2
25℃时饱和溶液浓度mol⋅L^-^1	8.00×10^-^6	5.00×10^-^4	2.00×10^-^2	6.00×10^-^2	2.00×10^-^1

I.(1)SrO₂中氧元素的化合价为___。Sr(OH)₂的碱性比Mg(OH)₂的碱性___。(填“强”或“弱”)，25℃时Mg(OH)₂的溶度积为___。

(2)工业上可以用SrO与铝粉充分混合，在真空加热反应生成金属锶和3SrO⋅8Al₂O₃，写出该反应的化学方程式___。

Ⅱ.以天青石(主要含有SrSO₄和少量CaCO₃杂质)生产Sr(OH)₂⋅xH₂O的工艺如下：

(3)滤渣2为混有CaCO₃的SrCO₃，写出生成SrCO₃的化学方程式___。

(4)加热水浸固体3是为了获得较为纯净的Sr(OH)₂涪液，此时应缓慢加热使沉淀颗粒长大，有利于___。

(5)从趁热过滤后的滤液中得到Sr(OH)₂⋅xH₂O产品的步骤为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。为得到较大颗粒的Sr(OH)₂⋅xH₂O晶体，可采用的方法是___(填一种)。

(6)取m g纯净Sr(OH)₂⋅xH₂O产品溶于水，加入过量纯碱溶液后过滤、洗涤、干燥后，得到n g滤渣，则x=___(用含m、n的式子表示)。

Answer

-1 强 5.00×10-10 27SrO+16Al3SrO⋅8Al2O3+24Sr SrSO4+2NH4HCO3=SrCO3↓+H2O+CO2↑+(NH4)2SO4 过滤分离 减慢冷却结晶的速度

【解析】

天青石(主要成分SrSO4)粉碎后与NH4HCO3混合加热，发生反应有(NH4)2SO4和CO2、SrCO3，然后过滤，在滤渣中含有SrCO3，将其煅烧，反应产生SrO，SrO与水反应产生Sr(OH)2•x H2O。据此解答。

I．(1)Sr的化合价为+2，SrO2中氧元素的化合价为-1；25℃时，饱和Sr(OH)2溶液的浓度大于Mg(OH)2的浓度，即Sr(OH)2溶液电离程度大、碱性强；25℃时Mg(OH)2的溶度积Ksp=c(Mg2+)×c2(OH-)=5.00×10-4×(2×5.00×10-4)2=5.00×10-10；

(2)SrO与铝粉加热反应生成金属锶和3SrO•8Al2O3，反应的化学方程式为27SrO+16Al 3SrO•8Al2O3+24Sr；

II．(3)滤渣2混有SrCO3，则SrSO4和NH4HCO3反应生成SrCO3的化学方程式为SrSO4+2NH4HCO3=SrCO3↓+H2O+CO2↑+(NH4)2SO4；

(4)加热水浸固体3是为了获得较为纯净的Sr(OH)2溶液，缓慢加热有利于沉淀颗粒长大，便于过滤分离；

(5)从趁热过滤后的滤液中得到Sr(OH)2•xH2O产品的步骤为降温结晶、过滤等。所以要得到较大颗粒的Sr(OH)2•xH2O晶体，可减慢冷却结晶的速度；

(6)将m g纯净Sr(OH)2·xH2O产品溶于水，加入过量纯碱溶液，发生反应产生SrCO3、NaOH，由Sr原子守恒得到关系式：Sr(OH)2•xH2O～SrCO3，根据二者反应关系式可知：每(122+18x)份Sr(OH)2•xH2O反应会产生88份SrCO3，则m g Sr(OH)2•xH2O反应产生SrCO3的质量为m(SrCO3)=×m g=n g，解得x=。