高考化学二轮复习考点微专题17金属及其化合物制备流程（Sr）（解析版）.doc

微专题17 金属及其化合物制备流程（Sr）锶:元素符号Sr，原子序数38，原子量87.62，外围电子排布式5s2，位于第五周期第ⅡA族一、物理性质：Sr是一种银白色有光泽的金属质软，容易传热导电密度2.54克/厘米3，熔点769℃，沸点1384℃二、化学性质：Sr化学性质活泼，在空气中加热到熔点时即燃烧，呈红色火焰，生成氧化锶SrO，在加压条件下跟氧气化合生成过氧化锶SrO2跟卤素、硫、硒等容易化合加热时跟氮化合生成氮化锶Sr3N2加热时跟氢化合生成氢化锶SrH2跟盐酸、稀硫酸剧烈反应放出氢气常温下跟水反应生成氢氧化锶和氢气三、用途：用于制造合金、光电管、照明灯它的化合物用于制信号弹、烟火等质量数为90的锶是一种放射性同位素，可做β射线的放射源，半衰期为25年，在医学上有一定的应用在自然界主要以化合态存在，主要的矿石有天青石SrSO4，菱锶矿SrCO3锶是碱土金属中丰度最小的元素1808年英国化学家戴维电解碳酸锶时发现了金属锶工业用电解熔融的氯化锶制取锶最后附锶的化合物四、工业制备：工艺流程工业上将天青石加工成粗碳酸锶或硫化锶，再进一步加工成其他的锶化合物(见下图)，有两种加工方法其中碳还原法工艺流程短、成本低，但天青石利用率低，产品质量不易保证，并且废气污染严重。

复分解法能克服碳还原法的缺点，但消耗酸、碱量较大专题精练】1．氯化锶晶体在工业上常用作铝的缓蚀剂工业上一般用难溶于水的的碳酸锶（SrCO3）为原料（含少量钡和铁的化合物等），制备高纯六水氯化锶晶体（SrCl2•6H2O）的过程为：已知：Ⅰ．SrCl2•6H2O晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水；Ⅱ．有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：氢氧化物Fe（OH）3Fe（OH）2开始沉淀的pH1．56．5沉淀完全的pH3．79．7（1）操作①在实际工业生产中常常把碳酸锶粉碎并加以搅拌，其目的是 碳酸锶与盐酸反应的化学方程式为__________________2）酸性条件下，加入30% H2O2溶液，将Fe2＋氧化成Fe3＋，其离子方程式为 能否用新制氯水代替双氧水________（填“能”或“否”）3）在步骤②～③的过程中，将溶液的pH值由1调节至 ；宜用的试剂为_______A．1．5 B．4 C．9．7 D．氧化钠 E．氢氧化锶粉末 F．碳酸钠晶体 G．氧化锶粉末（4）操作③中所得滤渣的主要成分是__________ （填化学式）。

5）工业上用50～60℃热风吹干六水氯化锶，选择该温度的原因是__________6）步骤⑥中，洗涤氯化锶晶体最好选用___________A．水 B．稀硫酸 C．氢氧化钠溶液 D．氯化锶饱和溶液【答案】（1）加快反应速率；SrCO3＋2HCl＝SrCl2＋H2O＋CO2↑（2）2Fe2＋+H2O2+2H＋＝2Fe3＋+2H2O；能 （3）B；EG （4）Fe（OH）3、BaSO4 （5）温度高有利于除去湿存（晶体表面附着的）水，但温度高于61℃时，氯化锶晶体中的结晶水也会失去（6）D【解析】试题分析：以SrCO3为原料制备六水氯化锶，由流程图可知，SrCO3和盐酸反应后溶液中除含有Sr2＋和Cl－外，还含有少量Fe2＋、Ba2＋杂质，然后加硫酸生成硫酸钡沉淀，加入过氧化氢，调节溶液pH可生成氢氧化铁沉淀，所以过滤后滤渣为硫酸钡和氢氧化铁，滤液中含SrCl2，最后蒸发、冷却结晶得到SrCl2•6H2O1）把碳酸锶粉碎并加以搅拌，其目的是加快反应速率；碳酸锶与盐酸反应的化学方程式为SrCO3＋2HCl＝SrCl2＋H2O＋CO2↑；（2）酸性条件下，加入30% H2O2溶液，将Fe2＋氧化成Fe3＋，同时生成水，反应的离子方程式为2Fe2＋+H2O2+2H＋＝2Fe3＋+2H2O；新制氯水也能把亚铁离子氧化铁离子，且不引入杂质，因此可以用新制氯水代替双氧水。

3）由表中数据可知，Fe3＋在pH＝1．5时开始沉淀，在pH＝3．7时沉淀完全，故在步骤②～③的过程中，将溶液的pH值由1调节至≥3．7，使Fe3+转化氢氧化铁沉淀，且不引入新杂质，可以选择氢氧化锶粉末或氧化锶粉末；（4）由于前面加入了稀硫酸，故有硫酸钡生成，水解可生成氢氧化铁沉淀，所以沉淀有两种即BaSO4、Fe（OH）3；（5）由于温度高有利于除去湿存（晶体表面附着的）水，但温度高于61℃时，氯化锶晶体中的结晶水也会失去六水氯化锶晶体，因此用热风吹干六水氯化锶选择的适宜温度范围是50～60℃；（6）根据溶解平衡，且不能引入新杂质，步骤⑥宜选用的洗涤剂是饱和氯化锶溶液，答案选D2．高纯硝酸锶[Sr(NO3)2]可用于制作红色烟火、光学玻璃、电子管阴极材料等由工业级硝酸锶( 含有硝酸钡、硝酸钙等杂质)提取高纯硝酸锶的流程如下:（1）滤液1中的主要溶质是___________(填化学式)2）相对于水洗，滤渣1用浓硝酸洗涤的优点是________________________________3）滤液2中过量的铬酸洗液被N2H4还原产生Cr3+和一种不污染环境的气体该反应的离子方程式为______________________________________。

4）滤渣3的主要成分是_____(填化学式)；滤液3中c(Cr3+)=_____mol/L(常温下Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10-31)5）操作X为_____________；Sr(NO3)2·nH2O转化为高纯硝酸锶的过程温度要控制在100℃，目的是_________________6）为测定Sr(NO3)2·nH2O的数值n，将7.44g Sr(NO3)2·nH2O晶体在100℃加热至恒重为6.36g的高纯硝酸锶计算得n=______(M[Sr(NO3)2]= 212g/mol)答案】（1）Ca(NO3)2 HNO3 （2） 降低Sr(NO3)2(或硝酸盐)的溶解度，减少损失 （3）2Cr2O72-+3N2H4+16H+==4Cr3++ 3N2↑+ 14H2O （4） Cr(OH)3 6.3×10-13 （5） 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤或结晶、过滤、洗涤 防止Sr(NO3)2分解 （6） 2 【解析】试题分析：本题以硝酸锶的提纯为依托，主要考查方程式的书写、溶度积的计算、晶体的制备方法等基础知识，考查考生对工业流程的综合分析能力、运用化学知识解决实际问题的能力和计算能力。

1）流程中Sr元素一直存在于被处理的物质中，且Ba元素在用过量的铬酸洗液处理时才生成钡的化合物沉淀，所以工业级Sr(NO3)2第一步用浓硝酸处理时，Ca(NO3)2溶解在浓硝酸中，而Sr(NO3)2和Ba(NO3)2则沉淀在浓硝酸中答案：Ca(NO3)2、HNO32）滤渣1需要洗涤的是固体表面浓硝酸中的Ca(NO3)2，而Sr(NO3)2和Ba(NO3)2易溶于水难溶于浓硝酸，因此水洗容易造成Sr(NO3)2的损失正确答案：降低Sr(NO3)2溶解度，减少损失3）滤渣1经过浓硝酸洗涤除去残留中的Ca(NO3)2后，加水溶解后得到Sr(NO3)2、Ba(NO3)2的混合溶液(含有少量HNO3)，再加过量铬酸洗液“沉钡”并分离后，滤液中主要含有Sr(NO3)2和过量的铬酸因此，滤液2中过量的铬酸洗液被N2H4还原产生Cr3+和一种不污染环境的气体，这种气体是N2H4被Cr2O72-氧化生成的N2，由此得到该反应为：Cr2O72-+N2H4→Cr3++N2，注意到反应前溶液呈酸性，配平之后的反应为：2Cr2O72-+3N2H4+16H+=4Cr3++ 3N2↑+ 14H2O正确答案：2Cr2O72-+3N2H4+16H+=4Cr3++ 3N2↑+ 14H2O。

4）调节溶液的pH后除去沉淀可以得到Sr(NO3)2，因此该过程中生成Cr(OH)3沉淀正确答案：Cr(OH)3 、6.3ｘ10-135）得到的纯净的Sr(NO3)2溶液后，由该溶液制取硝酸锶晶体首先需要蒸发浓缩，但是为了防止硝酸锶水解，需要先加入浓硝酸，然后再冷却结晶、过滤、洗涤、干燥即可得到所需晶体同时由于硝酸盐的不稳定性，加热过程中温度不宜过高，以防止硝酸锶分解正确答案：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；防止Sr(NO3)2分解6）Sr(NO3)2·nH2OSr(NO3)2+nH2O既晶体的物质的量与无水硝酸锶的物质的量相等，所以，解得n=2正确答案：23．碳酸锶(SrCO3)是一种重要的工业原料，广泛用于生产锶铁氧体磁性材料一种以菱锶矿(含 80~90%的 SrCO3，少量 MgCO3、CaCO3、BaCO3 等)制备高纯碳酸锶的工艺流程如图：Sr(OH)2在水中的溶解度见表温度/℃10203040608090100溶解度/(g/100g)1.251.772.643.958.4220.244.591.2(1)菱锶矿、焦炭混合粉碎的目的是_______2)“立窑煅烧”中 SrCO3 与焦炭反应的化学方程式为 _______。

进行煅烧反应的立窑衬里应选择_______ (填“石英砂砖”或“碱性耐火砖”)3)“浸取”中用热水浸取而不用冷水的原因是_______；滤渣1含有焦炭、Ca(OH)2和_______4)“滤液”经_______、_______、过滤、洗涤、干燥等操作得到氢氧化锶晶体 (5)“沉锶”中反应的化学方程式为_______6)锶铁氧体是由锶和铁的氧化物组成的复合磁性材料某种锶铁氧体(xSrO·yFe2O3)中Sr和Fe的质量比为0.13，则为_______ (取整数)答案】(1)增大接触面积，加快反应速率，提高原料的转化率 (2) SrCO3+2CSr+3CO↑ 碱性耐火砖 (3) 为了增大氢氧化锶的浸取率，减少杂质氢氧化钙的溶解 MgO (4) 蒸发浓缩 降温结晶 (5)Sr(OH)2+NH4HCO3=SrCO3+H2O+NH3H2O (6) 6 【分析】菱锶矿(含80～90% SrCO3，少量MgCO3、CaCO3、BaCO3等)与焦炭经过粉碎后立窑煅烧，转化成Sr、氧化钙等物质，加入热水，将不溶于热水的氧化镁等杂质除去，再加入稀硫酸后，除去钡离子，结晶后析出了氢氧化锶晶体，氢氧化锶和碳酸氢铵反应最终转化成碳酸锶，据此解答。

解析】(1)菱锶矿、焦炭混合粉碎，可增大接触面积，加快反应速率，提高原料的转化率，故答案为：增大接触面积，加快反应速率，提高原料的转化率2)“立窑煅烧”中SrCO3与焦炭反应生成Sr和CO，化学方程式为：SrCO3+2CSr+3CO↑；石英砂砖中含有二氧化硅，会与碳酸钙等物质反应，所以进行煅烧反应的立窑衬里应选择碱性耐火砖，故答案为：SrCO3+2CSr+3CO↑；碱性耐火砖3)由于氢氧化锶的溶解度随温度升高而增大，氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小，为了增大氢氧化锶的浸取率，减少杂质氢氧化钙的溶解，“浸取”中用热水浸取；煅烧后得到Sr，氧化钙，氧化镁，氧化钡等，加入热水后，氧化钙转化成氢氧化钙析出，氧化镁不与水反应，所以滤渣1含有焦炭、Ca(OH)2和MgO，故答案为：为了增大氢氧化锶的浸取率，减少。