Question

【題目】水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水泥樣品中鈣含量的過(guò)程如圖所示：

回答下列問(wèn)題：

（1）在分解水泥樣品過(guò)程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是__________，還可使用___________代替硝酸。

（2）沉淀A的主要成分是_________，其不溶于強(qiáng)酸但可與一種弱酸反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________。

（3）加氨水過(guò)程中加熱的目的是___________。沉淀B的主要成分為_____________、____________（填化學(xué)式）。

（4）草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2SO4處理后，用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，通過(guò)測(cè)定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應(yīng)為： +H++H2C2O4→Mn2++CO2+H2O。實(shí)驗(yàn)中稱取0.400 g水泥樣品，滴定時(shí)消耗了0.0500 mol·L-1的KMnO4溶液36.00 mL，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________。

Answer 1

【答案】 將樣品中可能存在的Fe2+氧化為Fe3+ 雙氧水(H2O2) SiO2 (或H2SiO3) SiO2+4HFSiF4↑+2H2O 防止膠體生成，易沉淀分離 Fe(OH)3 (OH)3 45.0%

【解析】（1）根據(jù)題中信息，水泥中含有一定量的鐵、鋁、鎂等金屬氧化物，根據(jù)流程需要除去這些雜質(zhì)，因?yàn)?Fe3+容易在pH較小時(shí)以氫氧化物的形式沉淀出來(lái)，因此加入硝酸的目的是將樣品中可能存在的Fe2＋轉(zhuǎn)化成Fe3＋； 加入的物質(zhì)要具有氧化性，同時(shí)不能引入新的雜質(zhì)，因?yàn)檫^(guò)氧化氫被稱為綠色氧化劑，所以可以選擇雙氧水；

（2）根據(jù)水泥中成分，二氧化硅不溶于一般酸溶液，所以沉淀A是二氧化硅； SiO2溶于氫氟酸，發(fā)生的反應(yīng)是：SiO2+4HFSiF4↑+2H2O

（3）鹽類水解是吸熱反應(yīng)，加熱可以促進(jìn)Fe3+、Al3+水解轉(zhuǎn)換為Fe(OH)3、 (OH)3；根據(jù)流程圖，pH4～5時(shí)Ca2+、Mg2+不沉淀，F(xiàn)e3+、Al3+沉淀，所以沉淀B為Fe(OH)3、 (OH)3。

（4）草酸鈣的化學(xué)式為CaC2O4，MnO4－作氧化劑，化合價(jià)降低5價(jià)，H2C2O4中的C化合價(jià)由＋3價(jià)→＋4價(jià)，整體升高2價(jià)，最小公倍數(shù)為10， 因此MnO4－的系數(shù)為2，H2C2O4的系數(shù)為5，運(yùn)用關(guān)系式法5Ca2+～5H2C2O4～2KMnO4

n(KMnO4)=0.0500mol/L×36.00×10－3mL=1.80×10－3mol

n(Ca2+)=4.50×10－3mol

水泥中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.50×10－3mol×40.0g/mol/0.400g×100%=45.0%。