Question

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

I.工業硝酸鍶中常含有硝酸鈣、硝酸鋇等雜質(硝酸鈣可溶于濃硝酸，而硝酸鍶、硝酸鋇不溶于濃硝酸)。提純硝酸鍶的實驗步驟如下：

①取含雜質的硝酸鍶樣品，__________，攪拌，過濾，并用濃HNO3洗滌濾渣。

②將濾渣溶于水中，加略過量(NH4)2Cr2O7(重鉻酸銨)，用氨水調節pH為7.5左右，使Ba2＋沉淀，過濾。

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

④將濾液用硝酸調節pH至2～3，蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，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)補充完整步驟①：

(2)步驟③中H2C2O4·2H2O將過量的Cr2O72-還原為Cr3+，同時產生一種無色無味的氣體，寫出該反應的離子方程式：__________。

(3)步驟③中生成的Cr(OH)3沉淀經處理后可以循環使用，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)。請寫出由Cr(OH)3生成(NH4)2Cr2O7的化學方程式：_____________。

(4)過氧化鍶(SrO2·2H2O)制備原理：Sr(NO3)2+H2O2+2NH3·H2O=SrO2·2H2O↓+2NH4NO3。測得相同時間內 H2O2 的利用率隨濃度的變化關系如圖所示。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，Sr(NO2)2進一步分解生成SrO及氮氧化物。取一定質量含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。計算該樣品中Sr(NO3)2的質量分數(請寫出計算過程，結果精確到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速率慢，相同時間內反應的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)根據工業硝酸鍶中含有硝酸鈣、硝酸鋇等雜質，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向其中加入適量濃硝酸除去硝酸鈣；

(2)根據氧化還原反應規律書寫反應的離子方程式；

(3)Cr(OH)3被H2O2氧化為CrO42-，加入氨水，調節溶液的pH，Cr元素轉化為Cr2O72-，根據電子守恒、原子守恒可得反應方程式；

(4)H2O2能夠將Sr(NO3)2氧化為SrO2，根據圖示可知5%的H2O2 比 20%的H2O2 的利用率低可從濃度對化學反應速率的影響分析；

II.先根據反應前后質量守恒計算出樣品總質量，根據Sr元素守恒，計算出SrO的物質的量，然后根據Sr元素由Sr(NO3)2、Sr(NO2)2產生，再根據二者的質量關系計算得到Sr(NO3)2、Sr(NO2)2各自的物質的量和質量，進而得到Sr(NO3)2的質量分數。

(1)由于工業硝酸鍶中含有硝酸鈣、硝酸鋇等雜質，由于雜質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，可除去雜質硝酸鈣；

(2)步驟③中H2C2O4·2H2O具有還原性，可將過量的Cr2O72-還原為Cr3+，H2C2O4·2H2O被氧化生成的一種無色無味的氣體是CO2，根據電子守恒、原子守恒、電荷守恒，可得該反應的離子方程式：8H＋+3H2C2O4·2H2O+Cr2O72-=2Cr3++6CO2↑+13H2O，也可寫為：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價的Cr，加入氨水，調節溶液的pH，Cr元素轉化為Cr2O72-，根據電子守恒、原子守恒可得反應方程式：2Cr(OH)3+3H2O2+2NH3·H2O=(NH4)2Cr2O7+7H2O；

(4)H2O2具有強的氧化性，能夠將Sr(NO3)2氧化為SrO2，根據圖示可知5%的H2O2 比 20%的H2O2 的利用率低是因為雙氧水的濃度低，化學反應速率慢，使得相同時間內反應的H2O2較少；

(5)m(樣品)=10.40 g+10.16 g=20.56 g，n(SrO)==0.10 mol，根據Sr元素守恒，結合樣品成分可知：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的質量分數為：w[Sr(NO3)2]=×100%=82.49%。