Question

鍶（Sr）是人體必需的微量元素，其單質(zhì)和化合物的化學(xué)性質(zhì)與鈣、鋇的相似．實(shí)驗(yàn)室用含碳酸鍶的廢渣（含SrCO₃ 38.40%，SrO12.62%，CaCO₃ 38.27%，BaCO₃ 2.54%，其它不溶于硝酸的雜質(zhì)8.17%）制備硝酸鍶粗品的部分實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

（1）市售濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%，密度為1.4g/cm³，要配制30%稀硝酸500mL，還需要查閱的數(shù)據(jù)是

 

，若配制過(guò)程中不使用天平，則必須要計(jì)算的數(shù)據(jù)是

 

，必須要使用的儀器是

 

．
已知兩種鹽的溶解度（g/100g水）如表所示：

溫度/℃物質(zhì)	0	20	30	45	60	80	100
Sr（NO3）2	28.2	40.7	47	47.2	48.3	49.2	50.7
Ca（NO3）2?4H2O	102	129	152	230	300	358	408

（2）由浸取后得到的混合物制備硝酸鍶粗品的實(shí)驗(yàn)步驟依次為：過(guò)濾、

 

、

 

、洗滌，干燥．
（3）已知，硝酸鈣能溶于有機(jī)溶劑A中．式量：Sr（NO₃）₂-212、Ba（NO₃）₂-261、Ca（NO₃）₂-164
制得的硝酸鍶粗品中含少量Ca（NO₃）₂、Ba（NO₃）₂等雜質(zhì)．測(cè)定硝酸鍶純度的實(shí)驗(yàn)如下：取5.39g硝酸鍶樣品，加入足量的有機(jī)溶劑A，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后，剩余固體5.26g，將此固體配成250mL的溶液，取出25.00mL，調(diào)節(jié)pH為7，加入指示劑，用濃度為0.107mol/L的碳酸鈉溶液滴定至終點(diǎn)，消耗碳酸鈉溶液22.98mL．滴定過(guò)程的反應(yīng)：Sr²⁺+CO₃^2-→SrCO₃↓，Ba²⁺+CO₃^2-→BaCO₃↓．
①滴定選用的指示劑為

 

，滴定終點(diǎn)觀察到的現(xiàn)象為

 

．
②該硝酸鍶粗品中，硝酸鍶的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位）．若滴定前樣品中Ca（NO₃）₂沒(méi)有除盡，所測(cè)定的硝酸鍶純度將會(huì)

 

 （填“偏高”、“偏低”或“不變”）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：含碳酸鍶的廢渣（含SrCO₃ 38.40%，SrO12.62%，CaCO₃ 38.27%，BaCO₃ 2.54%，其它不溶于硝酸的雜質(zhì)8.17%）和稀硝酸反應(yīng)，過(guò)濾后，濾液中應(yīng)該含有Sr（NO₃）₂、Ca（NO₃）₂、Ba（NO₃）₂，由表中的數(shù)據(jù)可以看出，Sr（NO₃）₂的溶解度隨著溫度的升高變化不大，而硝酸鈣的溶解度隨溫度變化較大，因此可通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶，趁熱過(guò)濾，洗滌，干燥得硝酸鍶粗產(chǎn)品；
（1）濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%，密度為1.4g/cm³，要配制30%稀硝酸500mL，v（濃硝酸）×ρ（濃硝酸）×濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=m（稀硝酸）×稀硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，m（稀硝酸）=v（稀硝酸）×ρ（稀硝酸），故還需要查閱稀硝酸的密度；若配制過(guò)程中不使用天平，則必須要計(jì)算的數(shù)據(jù)為v（濃硝酸），v（稀硝酸），而實(shí)際量取的應(yīng)是：濃硝酸和蒸餾水的體積；必須使用的儀器有量筒、燒杯、玻璃棒；
（2）由表中的數(shù)據(jù)可以看出，Sr（NO₃）₂的溶解度隨著溫度的升高變化不大，而硝酸鈣的溶解度隨溫度變化較大，因此可通過(guò)由浸取后得到的混合物制備硝酸鍶粗品的實(shí)驗(yàn)步驟依次為：蒸發(fā)結(jié)晶，趁熱過(guò)濾，洗滌，干燥得到；
（3）①分析滴定過(guò)程可知，樣品溶液無(wú)色，滴入碳酸鈉沉淀完全可以滴入酚酞試液指示終點(diǎn)，滴入最后一滴溶液呈紅色，半分鐘內(nèi)不褪色；②若滴定前樣品中Ca（NO₃）₂沒(méi)有除盡，多消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液碳酸鈉，依據(jù)滴定誤差分析，c（待測(cè)液）=

c(標(biāo)準(zhǔn)液)v(標(biāo)準(zhǔn)液)

v(待測(cè)液)

，消耗標(biāo)準(zhǔn)液多，所測(cè)定的硝酸鍶純度會(huì)偏高；
②已知，硝酸鈣能溶于有機(jī)溶劑A中，取5.39g硝酸鍶樣品，加入足量的有機(jī)溶劑A，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后，剩余固體5.26g，剩余固體為硝酸鋇和硝酸鍶，設(shè)硝酸鍶和硝酸鋇的物質(zhì)的量為x和y，二者質(zhì)量和為5.26g，則有212x+261y=5.26①；和碳酸根反應(yīng)的只有鋇離子和鍶離子，Sr²⁺+CO₃^2-→SrCO₃↓，Ba²⁺+CO₃^2-→BaCO₃↓，消耗濃度為0.107mol/L的碳酸鈉溶液22.98mL，物質(zhì)的量為0.00246mol，則有x+y=0.0246②，由①②式得m（硝酸鍶）=212x=5.02g，硝酸鍶的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

5.02g

5.39g

×100%=0.93；若滴定前樣品中Ca（NO₃）₂沒(méi)有除盡，滴定溶液時(shí)消耗碳酸鈉溶液多，所求硝酸鍶物質(zhì)的量偏大，所測(cè)定的硝酸鍶純度將會(huì)偏高．

解答： 解：含碳酸鍶的廢渣（含SrCO₃ 38.40%，SrO12.62%，CaCO₃ 38.27%，BaCO₃ 2.54%，其它不溶于硝酸的雜質(zhì)8.17%）和稀硝酸反應(yīng)，過(guò)濾后，濾液中應(yīng)該含有Sr（NO₃）₂、Ca（NO₃）₂、Ba（NO₃）₂，由表中的數(shù)據(jù)可以看出，Sr（NO₃）₂的溶解度隨著溫度的升高變化不大，而硝酸鈣的溶解度隨溫度變化較大，因此可通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶，趁熱過(guò)濾，洗滌，干燥得硝酸鍶粗產(chǎn)品；
（1）濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%，密度為1.4g/cm³，要配制30%稀硝酸500mL，v（濃硝酸）×ρ（濃硝酸）×濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=m（稀硝酸）×稀硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，m（稀硝酸）=v（稀硝酸）×ρ（稀硝酸），故還需要查閱稀硝酸的密度；若配制過(guò)程中不使用天平，則必須要計(jì)算的數(shù)據(jù)為v（濃硝酸），v（稀硝酸），而實(shí)際量取的應(yīng)是：濃硝和蒸餾水的體積；必須使用的儀器有量筒、燒杯、玻璃棒；
故答案為：30%稀硝酸的密度；濃硝酸和蒸餾水的體積；量筒、燒杯、玻璃棒；
（2）由表中的數(shù)據(jù)可以看出，Sr（NO₃）₂的溶解度隨著溫度的升高變化不大，而硝酸鈣的溶解度隨溫度變化較大，因此可通過(guò)由浸取后得到的混合物制備硝酸鍶粗品的實(shí)驗(yàn)步驟依次為：蒸發(fā)結(jié)晶，趁熱過(guò)濾，洗滌，干燥得到；
故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾；
（3）①分析滴定過(guò)程可知，樣品溶液無(wú)色，滴入碳酸鈉沉淀完全可以滴入酚酞試液指示終點(diǎn)，滴入最后一滴溶液呈紅色，半分鐘內(nèi)不褪色；②若滴定前樣品中Ca（NO₃）₂沒(méi)有除盡，多消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液碳酸鈉，依據(jù)滴定誤差分析，c（待測(cè)液）=

c(標(biāo)準(zhǔn)液)v(標(biāo)準(zhǔn)液)

v(待測(cè)液)

，消耗標(biāo)準(zhǔn)液多，所測(cè)定的硝酸鍶純度會(huì)偏高；
故答案為：酚酞；溶液變?yōu)榧t色，且30s內(nèi)不變色；
②已知，硝酸鈣能溶于有機(jī)溶劑A中，取5.39g硝酸鍶樣品，加入足量的有機(jī)溶劑A，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后，剩余固體5.26g，剩余固體為硝酸鋇和硝酸鍶，設(shè)硝酸鍶和硝酸鋇的物質(zhì)的量為x和y，二者質(zhì)量和為5.26g，則有212x+261y=5.26①；和碳酸根反應(yīng)的只有鋇離子和鍶離子，Sr²⁺+CO₃^2-→SrCO₃↓，Ba²⁺+CO₃^2-→BaCO₃↓，消耗濃度為0.107mol/L的碳酸鈉溶液22.98mL，物質(zhì)的量為0.00246mol，則有x+y=0.0246②，由①②式得m（硝酸鍶）=212x=5.02g，硝酸鍶的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

5.02g

5.39g

×100%=0.93；若滴定前樣品中Ca（NO₃）₂沒(méi)有除盡，滴定溶液時(shí)消耗碳酸鈉溶液多，所求硝酸鍶物質(zhì)的量偏大，所測(cè)定的硝酸鍶純度將會(huì)偏高；
故答案為：0.93；偏高

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的分析判斷，分離混合物的流程，化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素分析，滴定實(shí)驗(yàn)的步驟和指示劑選擇，誤差分析應(yīng)用．