Question

11．實驗室模擬以天青石（主要成分為硫酸鍶，含不溶性雜質(zhì)）為原料制備碳酸鍶的流程圖如下：
試回答下列問題：
（1）高溫焙燒過程中另一產(chǎn)物為硫化物，且只該硫化物可溶于水．試寫出該過程的化學(xué)方程式：4C+SrSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑．
（2）15%～20%的乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱堿性，在上述合成線路中用作氣體的吸收劑．用離子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱堿性的原因：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-．
（3）已知，酸性：H₂S＞H₂CO₃＞HS^-，則溶解過程中的離子方程式為：CO₂+Sr²⁺+2S^2-+H₂O═SrCO₃↓+2HS^-．
（4）碳酸鍶的另一種制備方法是用天青石和Na₂CO₃溶液混合浸泡制得，反應(yīng)的離子方程式為SrSO₄+CO₃^2-?srCΟ₃+SO₄^2-，已知K_sp（SrSO₄）=3×10^-7，K_sp（SrCO₃）=1×10^-10，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于3000．如果將Na₂CO₃換成（NH₄）₂CO₃，SrCO₃的產(chǎn)率將降低，其原因是兩者濃度相等時，Na₂CO₃溶液中c（CO₃^2-）大于（NH₄）₂CO₃溶液中c（CO₃^2-），有利于碳酸鍶的形成．

Answer 1

分析 天青石（主要成分為硫酸鍶，含不溶性雜質(zhì)）與碳在高溫下焙燒制得硫化鍶，同時產(chǎn)生能點燃的氣體，應(yīng)為一氧化碳，硫化鍶溶于水得硫化鍶溶液，硫化鍶溶液中通入二氧化碳，生成碳酸鍶沉淀，將沉淀洗滌可得碳酸鍶，
（1）根據(jù)上面的分析可知，硫酸鍶與碳在高溫下反應(yīng)生成硫化鍶和一氧化碳；
（2）氨基結(jié)合水電離平衡中的氫離子，促進水電離平衡正向進行，氫氧根離子濃度增大，溶液顯堿性；
（3）根據(jù)強酸制弱酸的原理，酸性：H₂S＞H₂CO₃＞HS^-，所以在硫化鈣溶液中通入二氧化碳生成碳酸鍶和HS^-，據(jù)此書寫離子方程式；
（4）反應(yīng)SrSO₄+CO₃^2-?srCΟ₃+SO₄^2-的平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{4}^{2-}）}$=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）•c（S{r}^{2+}）}{c（C{O}_{4}^{2-}）•c（S{r}^{2+}）}$=$\frac{K{\;}_{sp}（SrS{O}_{4}）}{K{\;}_{sp}（SrC{O}_{3}）}$；Na₂CO₃換成（NH₄）₂CO₃，則SrCO₃的產(chǎn)率將降低，由SrSO₄+CO₃^2-?SrCO₃+SO₄^2-可知，與碳酸根離子濃度有關(guān)．

解答 解：天青石（主要成分為硫酸鍶，含不溶性雜質(zhì)）與碳在高溫下焙燒制得硫化鍶，同時產(chǎn)生能點燃的氣體，應(yīng)為一氧化碳，硫化鍶溶于水得硫化鍶溶液，硫化鍶溶液中通入二氧化碳，生成碳酸鍶沉淀，將沉淀洗滌可得碳酸鍶，
（1）根據(jù)上面的分析可知，硫酸鍶與碳在高溫下反應(yīng)生成硫化鍶和一氧化碳，反應(yīng)方程式為4C+SrSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑，
故答案為：4C+SrSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SrS+4CO↑；
（2）乙醇胺水溶液呈弱堿性是取代基氨基結(jié)合氫離子，使溶液中的氫氧根離子濃度增大，反應(yīng)的離子方程式為：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-；
故答案為：HOCH₂CH₂NH₂+H₂O?HOCH₂CH₂NH₃⁺+OH^-；
（3）根據(jù)強酸制弱酸的原理，酸性：H₂S＞H₂CO₃＞HS^-，所以在硫化鈣溶液中通入二氧化碳生成碳酸鍶和HS^-，反應(yīng)的離子方程式為CO₂+Sr²⁺+2S^2-+H₂O═SrCO₃↓+2HS^-，
故答案為：CO₂+Sr²⁺+2S^2-+H₂O═SrCO₃↓+2HS^-；
（4）反應(yīng)SrSO₄+CO₃^2-?srCΟ₃+SO₄^2-的平衡常數(shù)K=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）}{c（C{O}_{4}^{2-}）}$=$\frac{c（S{O}_{4}^{2-}）•c（S{r}^{2+}）}{c（C{O}_{4}^{2-}）•c（S{r}^{2+}）}$=$\frac{K{\;}_{sp}（SrS{O}_{4}）}{K{\;}_{sp}（SrC{O}_{3}）}$=$\frac{3×1{0}^{-7}}{1×1{0}^{-10}}$=3000，Na₂CO₃換成（NH₄）₂CO₃，當(dāng)兩者濃度相等時，Na₂CO₃溶液中c（CO₃^2-）大于（NH₄）₂CO₃溶液中c（CO₃^2-），則由SrSO₄+CO₃^2-?SrCO₃+SO₄^2-可知，SrCO₃的產(chǎn)率將降低，
故答案為：3000；兩者濃度相等時，Na₂CO₃溶液中c（CO₃^2-）大于（NH₄）₂CO₃溶液中c（CO₃^2-），有利于碳酸鍶的形成．

點評 本題考查金屬及化合物的綜合應(yīng)用，為高頻考點，把握氧化還原反應(yīng)、鹽類水解、溶度積的計算等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用、計算能力的考查，題目難度中等．