Question

18．鍶（38Sr）元素廣泛存在于礦泉水中，是一種人體必需的微量元素，在元素周期表中與20Ca和56Ba同屬于第ⅡA族．
（1）堿性：Sr（OH）₂＜Ba（OH）₂（填“＞”或“＜”）；用原子結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)解釋其原因是同一主族元素，原子最外層電子數(shù)相同，原子核外電子層數(shù)逐漸增大，原子半徑逐漸增大，原子失去電子的能力逐漸增強(qiáng)．
（2）碳酸鍶是最重要的鍶化合物．用含SrSO₄和少量BaSO₄、BaCO₃、FeO、Fe₂O₃、Al2O3、SiO2的天青石制備SrCO₃，工藝流程如下（部分操作和條件略）：
Ⅰ．將天青石礦粉和Na₂CO₃溶液充分混合，過濾；
Ⅱ．將濾渣溶于鹽酸，過濾；
Ⅲ．向Ⅱ所得濾液中加入稀硫酸，過濾；
Ⅳ．向Ⅲ所得濾液中先加入次氯酸，充分反應(yīng)后再用氨水調(diào)pH約為7，過濾；
Ⅴ．向Ⅳ所得濾液中加入稍過量NH₄HCO₃，充分反應(yīng)后，過濾，將沉淀洗凈，烘干，得到SrCO₃．
已知：ⅰ．相同溫度時(shí)的溶解度：BaSO₄＜SrCO₃＜SrSO₄＜CaSO₄
ⅱ．生成氫氧化物沉淀的pH

物質(zhì)	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3
開始沉淀pH	1.9	7.0	3.4
完全沉淀pH	3.2	9.0	4.7

①Ⅰ中，反應(yīng)的化學(xué)方程式是SrSO₄+Na₂CO₃=SrCO₃+Na₂SO₄ ．
②Ⅱ中，能與鹽酸反應(yīng)溶解的物質(zhì)有BaSO₄和SiO₂．
③Ⅳ的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，同時(shí)可以使Fe ³⁺和Al ³⁺沉淀完全．
④下列關(guān)于該工藝流程的說法正確的是ab．
a．該工藝產(chǎn)生的廢液含較多的NH₄⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-
b．Ⅴ中反應(yīng)時(shí)，加入NaOH溶液一定可以提高NH4HCO3的利用率．

Answer 1

分析 （1）同主族，最外層電子數(shù)相同，性質(zhì)相似，從上到下金屬性增強(qiáng)，元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性逐漸增強(qiáng)，從原子結(jié)構(gòu)的角度看同一主族元素，原子最外層電子數(shù)相同，原子核外電子層數(shù)逐漸增大，原子半徑逐漸增大，原子失去電子的能力逐漸增強(qiáng)，所以元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性逐漸增強(qiáng)；
（2）①難溶性物質(zhì)會(huì)發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為更難溶的物質(zhì)，SrSO₄與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成SrCO₃的溶解度更小；
②SrCO₃、BaCO₃、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃均與鹽酸反應(yīng)；
③先加入次氯酸，氧化亞鐵離子，再用氨水調(diào)pH約為7，使鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀；
④該工藝中加入了Na₂CO₃溶液，引入了Na⁺，加入氨水會(huì)引入NH₄⁺；加入鹽酸又會(huì)引入Cl^-．結(jié)合天青石主要成分是SrSO₄，可知該工藝產(chǎn)生的廢液含較多的NH₄⁺、Na+、Cl^-、SO₄^2-；Ⅴ中反應(yīng)時(shí)，加入NaOH溶液，可以使NH₄HCO₃電離產(chǎn)生更多的CO₃^2-，因此就可以得到SrCO₃．即加入NaOH溶液，可以提高NH₄HCO₃的利用率，據(jù)此判斷．

解答 解：（1）Ba、Sr在元素周期表中位于同一主族，由于同一主族的元素從上到下元素的金屬性逐漸增強(qiáng)，所以元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性逐漸增強(qiáng)，因此堿性：Sr（OH）₂＜Ba（OH）₂，用原子結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)解釋其原因是同一主族元素，原子最外層電子數(shù)相同，原子核外電子層數(shù)逐漸增大，原子半徑逐漸增大，原子失去電子的能力逐漸增強(qiáng)，所以元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性逐漸增強(qiáng)，
故答案為：＜；同一主族元素，原子最外層電子數(shù)相同，原子核外電子層數(shù)逐漸增大，原子半徑逐漸增大，原子失去電子的能力逐漸增強(qiáng)；  
（2）①天青石的主要成分是SrSO₄并含少量BaSO₄、BaCO₃、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，將天青石礦粉和Na₂CO₃溶液充分混合，根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)的規(guī)律：難溶性物質(zhì)會(huì)發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為更難溶的物質(zhì)，反應(yīng)的方程式為SrSO₄+Na₂CO₃=SrCO₃+Na₂SO₄ ，
故答案為：SrSO₄+Na₂CO₃=SrCO₃+Na₂SO₄ ；  
②過濾，得到的濾渣中含有反應(yīng)產(chǎn)生的SrCO₃及BaSO₄、BaCO₃、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，向?yàn)V渣中加入鹽酸，SrCO₃、BaCO₃、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃都可以與鹽酸發(fā)生反應(yīng)．反應(yīng)方程式是SrCO₃+2HCl=SrCl₂+H₂O+CO₂↑；BaCO₃+2HCl=BaCl₂+H₂O+CO₂↑；FeO+2HCl=FeCl₂+H₂O；Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O；Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O；BaSO₄既不溶于水，也不溶于酸，SiO₂是酸性氧化物，與鹽酸不能反應(yīng)，因此加入鹽酸后，過濾得到的濾渣中含有BaSO₄和SiO₂，
故答案為：BaSO₄和SiO₂；  
③在濾液中含有Fe ²⁺，該離子有還原性，而ClO^-有氧化性，二者會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，同時(shí)加入氨水調(diào)pH約為7，可以使Fe ³⁺和Al ³⁺沉淀完全，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，同時(shí)可以使Fe ³⁺和Al ³⁺沉淀完全；
④該工藝中加入了Na₂CO₃溶液，引入了Na⁺，加入氨水會(huì)引入NH₄⁺；加入鹽酸又會(huì)引入Cl^-．結(jié)合天青石主要成分是SrSO₄，可知該工藝產(chǎn)生的廢液含較多的NH₄⁺、Na+、Cl^-、SO₄^2-，選項(xiàng)a正確；Ⅴ中反應(yīng)時(shí)，加入NaOH溶液，可以使NH₄HCO₃電離產(chǎn)生更多的CO₃^2-，因此就可以得到SrCO₃．即加入NaOH溶液，可以提高NH₄HCO₃的利用率，選項(xiàng)b正確，故選ab．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的分離提純方法及選擇，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的性質(zhì)及制備流程中的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，注意發(fā)生的反應(yīng)的分析及物質(zhì)的成分，題目難度不大．