“鍶”之知識點例析

■重慶市巫山中學 譚恒

鍶是一種有銀白色光澤的堿土金屬,元素符號為Sr,原子序數為38,位于元素周期表的第五周期第ⅡA 族。鍶的熔點為769 ℃,沸點為1 384 ℃,密度為2.6g·cm-3。鍶能與水直接反應,與酸劇烈反應;鍶跟硫、硒、鹵素等容易發生化合反應。鍶是一種活潑金屬,極易與空氣和水發生化學反應,應保存在煤油中。鍶元素在自然界中都是以化合物的形式出現,天青石(SrSO4)是最主要的含鍶礦物,也是一系列鍶化合物的重要原料。工業上利用天青石經復分解制備碳酸鍶,也可以應用碳還原天青石制備碳酸鍶。

下面通過例題來加深對鍶元素知識的鞏固和理解。

例1中國科學院電子學研究所的研究人員已經掌握了鍶原子光鐘研究的一系列關鍵技術,為顯著提高衛星導航系統的定位精度奠定了基礎。鍶(元素符號 Sr)的原子序數為 38,下列說法中錯誤的是( )。

A.84Sr、86Sr、87Sr、88Sr 互為同位素

B.由Sr的原子序數可知,其在周期表中的位置是第五周期第ⅡA族

C.Sr(OH)2的堿性強于Ca(OH)2,弱于Ba(OH)2

答案:D

例2以工業碳酸鍶(含有CaCO3、MgCO3、BaCO3等雜質)制備牙膏用氯化鍶(SrCl2·6H2O)的工藝流程如下。

(1)鍶與鈣元素同主族,實驗室少量金屬鍶應保存在_____中。

(2)天青石(主要成分為SrSO4)經過多步反應后可制得工業碳酸鍶,其中第一步是與過量焦炭隔絕空氣微波加熱還原為硫化鍶,該反應過程的化學方程式為_____。

(3)“濾渣”的主要成分是____。通過蒸發結晶、重結晶得到精制氫氧化鍶的過程中,除去的雜質物質為____(填化學式)。

(4)“重結晶”時蒸餾水用量[以質量比m(H2O)∶m(SrO)]對Sr(OH)2·8H2O 純度及產率的影響如表1 所示,最合適的質量比為_____,當質量比大于該比值時,Sr(OH)2·8H2O 產率減小,其原因是____。

表1

(6)取SrCl2·6H2O 樣品5.34g,于170 ℃烘干脫水,得到產物的質量為3.54g,則產物的化學式為_____。

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解析:(1)金屬鍶性質活潑,易與空氣和水反應,應保存在煤油中。

(2)依據SrSO4與過量焦炭隔絕空氣微波加熱還原為硫化鍶,可寫出該反應的化學方程式

(3)工業碳酸鍶中含有CaCO3、MgCO3、BaCO3等雜質,煅燒后生成對應的氧化物,與水反應生成對應的氫氧化物。MgO 難溶于水,和水反應緩慢,生成少量Mg(OH)2,氫氧化鈣微溶,所以濾渣的主要成分是Ca(OH)2、MgO[或Mg(OH)2]。

(4)根據圖表信息如,質量比為8∶1時,Sr(OH)2·8H2O 的純度和產率均相對較高。當質量大于該比值時,Sr(OH)2·8H2O產率減小,原因是隨著水的增加,在冷卻結晶和過濾的過程中部分Sr(OH)2留在母液中導致Sr(OH)2·8H2O 產率減小。

(5)凈化過程中加入SrCl2,Sr2+和反應生成SrSO4沉淀而除去,反應的離子方程式為

(6)設烘干脫水后晶體化學式為SrCl2·xH2O,則有下列關系:

答案:(1)煤油

(3)Ca(OH)2、MgO[或Mg(OH)2]Ba(OH)2、Ca(OH)2[寫上Mg(OH)2也可]

(4)8∶1 隨著蒸餾水的增加,在冷卻結晶、過濾的過程中,留在母液中的Sr(OH)2的量也會增加,導致產率降低

(6)SrCl2·H2O