Question

【題目】高純硝酸鍶[Sr(NO3)2]用于制造電視顯像管、光學(xué)玻璃，也用于醫(yī)藥等。

I.工業(yè)硝酸鍶中常含有硝酸鈣、硝酸鋇等雜質(zhì)(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(shí)驗(yàn)步驟如下：

①取含雜質(zhì)的硝酸鍶樣品，__________，攪拌，過(guò)濾，并用濃HNO3洗滌濾渣。

②將濾渣溶于水中，加略過(guò)量(NH4)2Cr2O7(重鉻酸銨)，用氨水調(diào)節(jié)pH為7.5左右，使Ba2＋沉淀，過(guò)濾。

③將濾液用硝酸調(diào)節(jié)pH為1時(shí)，慢慢加入H2C2O4·2H2O將過(guò)量的Cr2O72-還原為Cr3+，再用氨水調(diào)節(jié)pH=7，生成Cr(OH)3沉淀，過(guò)濾。

④將濾液用硝酸調(diào)節(jié)pH至2～3，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)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)補(bǔ)充完整步驟①：

(2)步驟③中H2C2O4·2H2O將過(guò)量的Cr2O72-還原為Cr3+，同時(shí)產(chǎn)生一種無(wú)色無(wú)味的氣體，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：__________。

(3)步驟③中生成的Cr(OH)3沉淀經(jīng)處理后可以循環(huán)使用，方法是：一定條件下向Cr(OH)3中加入H2O2后，再加入氨水，即可得到(NH4)2Cr2O7(重鉻酸銨)。請(qǐng)寫(xiě)出由Cr(OH)3生成(NH4)2Cr2O7的化學(xué)方程式：_____________。

(4)過(guò)氧化鍶(SrO2·2H2O)制備原理：Sr(NO3)2+H2O2+2NH3·H2O=SrO2·2H2O↓+2NH4NO3。測(cè)得相同時(shí)間內(nèi) H2O2 的利用率隨濃度的變化關(guān)系如圖所示。5%的H2O2 比 20%的H2O2 的利用率低的原因是 _____________。

II.Sr(NO3)2受熱易分解，生成Sr(NO2)2和O2；在500 ℃時(shí)，Sr(NO2)2進(jìn)一步分解生成SrO及氮氧化物。取一定質(zhì)量含Sr(NO2)2的Sr(NO3)2樣品，加熱至完全分解，得到10.40 g SrO固體和10.16 g混合氣體。計(jì)算該樣品中Sr(NO3)2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果精確到0.01)____________________。

Answer 1

【答案】向其中加入適量濃HNO3溶解 8H＋+3H2C2O4·2H2O+Cr2O72-=2Cr3++6CO2↑+13H2O(或8H＋+3H2C2O4+Cr2O72-=2Cr3++6CO2↑+7H2O) 2Cr(OH)3+3H2O2+2NH3·H2O=(NH4)2Cr2O7+7H2O 濃度低的雙氧水反應(yīng)速率慢，相同時(shí)間內(nèi)反應(yīng)的H2O2較少 m(樣品)=10.40 g+10.16 g=20.56 g

n(SrO)==0.10 mol

n[Sr(NO3)2]×212 g/mol＋n[Sr(NO2)2]×180 g/mol =20.56 g

n[Sr(NO3)2]＋n[Sr(NO2)2]=0.10 mol

解得：n[Sr(NO3)2]=0.08 mol，n[Sr(NO2)2]=0.02 mol

w[Sr(NO3)2]=×100%=82.49%

【解析】

I.(1)根據(jù)工業(yè)硝酸鍶中含有硝酸鈣、硝酸鋇等雜質(zhì)，硝酸鈣可溶于濃硝酸，而硝酸鍶、硝酸鋇不溶于濃硝酸的性質(zhì)向其中加入適量濃硝酸除去硝酸鈣；

(2)根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的離子方程式；

(3)Cr(OH)3被H2O2氧化為CrO42-，加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH，Cr元素轉(zhuǎn)化為Cr2O72-，根據(jù)電子守恒、原子守恒可得反應(yīng)方程式；

(4)H2O2能夠?qū)?/span>Sr(NO3)2氧化為SrO2，根據(jù)圖示可知5%的H2O2 比 20%的H2O2 的利用率低可從濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響分析；

II.先根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量守恒計(jì)算出樣品總質(zhì)量，根據(jù)Sr元素守恒，計(jì)算出SrO的物質(zhì)的量，然后根據(jù)Sr元素由Sr(NO3)2、Sr(NO2)2產(chǎn)生，再根據(jù)二者的質(zhì)量關(guān)系計(jì)算得到Sr(NO3)2、Sr(NO2)2各自的物質(zhì)的量和質(zhì)量，進(jìn)而得到Sr(NO3)2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(1)由于工業(yè)硝酸鍶中含有硝酸鈣、硝酸鋇等雜質(zhì)，由于雜質(zhì)硝酸鈣可溶于濃硝酸，而硝酸鍶、硝酸鋇不溶于濃硝酸，因此向其中加入適量濃硝酸充分振蕩，可除去雜質(zhì)硝酸鈣；

(2)步驟③中H2C2O4·2H2O具有還原性，可將過(guò)量的Cr2O72-還原為Cr3+，H2C2O4·2H2O被氧化生成的一種無(wú)色無(wú)味的氣體是CO2，根據(jù)電子守恒、原子守恒、電荷守恒，可得該反應(yīng)的離子方程式：8H＋+3H2C2O4·2H2O+Cr2O72-=2Cr3++6CO2↑+13H2O，也可寫(xiě)為：8H＋+3H2C2O4+Cr2O72-=2Cr3++6CO2↑+7H2O；

(3)步驟③中生成的Cr(OH)3沉淀可被H2O2氧化為+6價(jià)的Cr，加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH，Cr元素轉(zhuǎn)化為Cr2O72-，根據(jù)電子守恒、原子守恒可得反應(yīng)方程式：2Cr(OH)3+3H2O2+2NH3·H2O=(NH4)2Cr2O7+7H2O；

(4)H2O2具有強(qiáng)的氧化性，能夠?qū)?/span>Sr(NO3)2氧化為SrO2，根據(jù)圖示可知5%的H2O2 比 20%的H2O2 的利用率低是因?yàn)殡p氧水的濃度低，化學(xué)反應(yīng)速率慢，使得相同時(shí)間內(nèi)反應(yīng)的H2O2較少；

(5)m(樣品)=10.40 g+10.16 g=20.56 g，n(SrO)==0.10 mol，根據(jù)Sr元素守恒，結(jié)合樣品成分可知：n[Sr(NO3)2]×212 g/mol＋n[Sr(NO2)2]×180 g/mol =20.56 g ，

n[Sr(NO3)2]＋n[Sr(NO2)2]=0.10 mol ，解得：n[Sr(NO3)2]=0.08 mol，n[Sr(NO2)2]=0.02 mol

所以該樣品中Sr(NO3)2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：w[Sr(NO3)2]=×100%=82.49%。