Question

【題目】高純硝酸鍶[Sr(NO3)2]可用于制造信號燈、光學玻璃等。工業級硝酸鍶含硝酸鈣、硝酸鋇等雜質，提純流程如下：

已知：①“濾液1”的主要溶質是Ca(NO3)2；“濾渣1”的成分為Ba(NO3)2、Sr(NO3)2；“濾渣2”的主要成分為 BaCrO4(雜質不與硝酸反應)。②鉻酸(H2CrO4)為弱酸。

（1）“酸浸”不能采用高溫的原因是_________________________________。

（2）相對于水洗，用濃HNO3洗滌的優點是_________________________________。

（3）“濾液2”中過量的H2CrO4被N2H4還原為Cr3+，同時放出無污染的氣體，寫出反應的離子方程式_______________________________________________________。

（4）在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH－(aq)，常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp=1.0×10－32，當c(Cr3+)降至1.0×10－5mol/L，認為Cr3+已經完全沉淀。現將還原后溶液的pH值調至4，此時Cr3+是否沉淀完全?______________________(列式計算)。

（5）已知Cr(OH)3類似Al(OH)3，還原后溶液的pH不能大于8的原因是：___________。(結合離子方程式說明理由)。

（6）為了測定“濾渣2”中 BaCrO4的含量，進行以下實驗：

①判斷Ba2+完全沉淀的方法：____________________________________________。

②“濾渣2”中BaCO4的質量分數為______________________(用代數式表示)。

Answer 1

【答案】避免濃HNO3揮發和分解 減少Sr(NO3)2溶解而造成損失 4H2CrO4+3N2H4+12H+=4Cr3++3N2+16H2O c(OH-)=10-10mol/L時，c(Cr3+)=1.0×10-32/(1.0×10-10)3=1.0×10-2mol/L>1.0×10-5mol/L，此時Cr3+不能沉淀完全 pH大于8時Cr(OH)3會溶解，Cr(OH)3+ OH-=CrO2-+2H2O 靜置，向上層清液中繼續滴加Na2SO4溶液，上層清液中無白色沉淀生成 ×100%

【解析】

（1）HNO3易揮發和分解；

（2）硝酸鍶在濃HNO3中比在水中溶解度小；

（3）H2CrO4被N2H4還原為Cr3+，同時放出無污染的氣體為N2，根據氧化還原反應方程式的配平；

（4）根據Ksp[Cr(OH)3]= c(Cr3+) c3(OH-)=1.0×10－32，c(OH-)=10-10mol/L時，c(Cr3+)=1.0×10-32/(1.0×10-10)3=1.0×10-2mol/L>1.0×10-5mol/L，此時Cr3+不能沉淀完全；

（5）已知Cr(OH)3類似Al(OH)3，Cr(OH)3在堿性溶液中會發生Cr(OH)3+ OH-=CrO2-+2H2O而溶解；

（6）①根據硫酸鈉和硝酸鋇反應生成硫酸鋇沉淀和硝酸進行分析；
②根據硫酸鋇的質量和“濾渣2”的質量進行計算。

（1）HNO3易揮發和分解，“酸浸”不能采用高溫的原因是避免HNO3揮發和分解；

故答案為：避免HNO3揮發和分解；

（2）根據同離子效應，相對于水洗，硝酸鍶在濃HNO3中比在水中溶解度小，用濃HNO3洗滌的優點是減少硝酸鍶(或“產品”)溶解損失；

故答案為：減少Sr(NO3)2溶解而造成損失；

（3）“濾液2”中過量的H2CrO4被N2H4還原為Cr3+，Cr的化合價變化（+6→+3），則N的化合價升高，同時產生一種無色無味的氣體，為氮氣，N的化合價變化（-2→0），轉移電子最小公倍數為：12，根據得失電子守恒和原子守恒，離子方程式為：4H2CrO4+3N2H4+12H+=4Cr3++3N2+16H2O；

故答案為：4H2CrO4+3N2H4+12H+=4Cr3++3N2+16H2O；

（4）根據Ksp[Cr(OH)3]= c(Cr3+) c3(OH-)=1.0×10－32，c(OH-)=10-10mol/L時，c(Cr3+)=1.0×10-32/(1.0×10-10)3=1.0×10-2mol/L>1.0×10-5mol/L，此時Cr3+不能沉淀完全；

故答案為：c(OH-)=10-10mol/L時，c(Cr3+)=1.0×10-32/(1.0×10-10)3=1.0×10-2mol/L>1.0×10-5mol/L，此時Cr3+不能沉淀完全；

（5）已知Cr(OH)3類似Al(OH)3，Cr(OH)3在堿性溶液中會發生Cr(OH)3+ OH-=CrO2-+2H2O而溶解，所以還原后溶液的pH不能大于8；

故答案為：pH大于8時Cr(OH)3會溶解，Cr(OH)3+ OH-=CrO2-+2H2O；

（6）①硝酸鋇液和Na2SO4溶液反應生成硫酸鋇和氯化鈉，所以判斷Ba2+完全沉淀的方法是：靜置，向上層清液中繼續滴加Na2SO4溶液，上層清液中無白色沉淀生成；

②設“濾渣2”中BaCrO4的質量為x，

BaCrO4~~~BaSO4

253 233

X ng×5
=，解得x=g
所以“濾渣2”中BaCO4的質量分數為:×100%=×100%。

故答案為：靜置，向上層清液中繼續滴加Na2SO4溶液，上層清液中無白色沉淀生成；×100%。