“锶”之知识点例析

■重庆市巫山中学 谭恒

锶是一种有银白色光泽的碱土金属,元素符号为Sr,原子序数为38,位于元素周期表的第五周期第ⅡA 族。锶的熔点为769 ℃,沸点为1 384 ℃,密度为2.6g·cm-3。锶能与水直接反应,与酸剧烈反应;锶跟硫、硒、卤素等容易发生化合反应。锶是一种活泼金属,极易与空气和水发生化学反应,应保存在煤油中。锶元素在自然界中都是以化合物的形式出现,天青石(SrSO4)是最主要的含锶矿物,也是一系列锶化合物的重要原料。工业上利用天青石经复分解制备碳酸锶,也可以应用碳还原天青石制备碳酸锶。

下面通过例题来加深对锶元素知识的巩固和理解。

例1中国科学院电子学研究所的研究人员已经掌握了锶原子光钟研究的一系列关键技术,为显著提高卫星导航系统的定位精度奠定了基础。锶(元素符号 Sr)的原子序数为 38,下列说法中错误的是( )。

A.84Sr、86Sr、87Sr、88Sr 互为同位素

B.由Sr的原子序数可知,其在周期表中的位置是第五周期第ⅡA族

C.Sr(OH)2的碱性强于Ca(OH)2,弱于Ba(OH)2

答案:D

例2以工业碳酸锶(含有CaCO3、MgCO3、BaCO3等杂质)制备牙膏用氯化锶(SrCl2·6H2O)的工艺流程如下。

(1)锶与钙元素同主族,实验室少量金属锶应保存在_____中。

(2)天青石(主要成分为SrSO4)经过多步反应后可制得工业碳酸锶,其中第一步是与过量焦炭隔绝空气微波加热还原为硫化锶,该反应过程的化学方程式为_____。

(3)“滤渣”的主要成分是____。通过蒸发结晶、重结晶得到精制氢氧化锶的过程中,除去的杂质物质为____(填化学式)。

(4)“重结晶”时蒸馏水用量[以质量比m(H2O)∶m(SrO)]对Sr(OH)2·8H2O 纯度及产率的影响如表1 所示,最合适的质量比为_____,当质量比大于该比值时,Sr(OH)2·8H2O 产率减小,其原因是____。

表1

(6)取SrCl2·6H2O 样品5.34g,于170 ℃烘干脱水,得到产物的质量为3.54g,则产物的化学式为_____。

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解析:(1)金属锶性质活泼,易与空气和水反应,应保存在煤油中。

(2)依据SrSO4与过量焦炭隔绝空气微波加热还原为硫化锶,可写出该反应的化学方程式

(3)工业碳酸锶中含有CaCO3、MgCO3、BaCO3等杂质,煅烧后生成对应的氧化物,与水反应生成对应的氢氧化物。MgO 难溶于水,和水反应缓慢,生成少量Mg(OH)2,氢氧化钙微溶,所以滤渣的主要成分是Ca(OH)2、MgO[或Mg(OH)2]。

(4)根据图表信息如,质量比为8∶1时,Sr(OH)2·8H2O 的纯度和产率均相对较高。当质量大于该比值时,Sr(OH)2·8H2O产率减小,原因是随着水的增加,在冷却结晶和过滤的过程中部分Sr(OH)2留在母液中导致Sr(OH)2·8H2O 产率减小。

(5)净化过程中加入SrCl2,Sr2+和反应生成SrSO4沉淀而除去,反应的离子方程式为

(6)设烘干脱水后晶体化学式为SrCl2·xH2O,则有下列关系:

答案:(1)煤油

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

(4)8∶1 随着蒸馏水的增加,在冷却结晶、过滤的过程中,留在母液中的Sr(OH)2的量也会增加,导致产率降低

(6)SrCl2·H2O