Question

以工業(yè)碳酸鈣（含少量Na⁺、Fe³⁺、Al³⁺等）為原料可以生產(chǎn)醫(yī)用二水合氯化鈣，其工藝流程如下：

已知：查閱資料得知氫氧化物沉淀時的pH為：

沉淀	開始沉淀時pH	完全沉淀時pH	開始溶解時pH
Fe（OH）3	2.3	3.7	-
Al（OH）3	4.0	5.2	7.8

（1）除雜操作中加入試劑X的化學(xué)式為

 

，然后調(diào)節(jié)溶液的pH為

 

，得到濾渣的主要成分為

 

．
（2）25℃時，F(xiàn)e（OH）的Ksp=1.1×10^-36，當(dāng)溶液的pH=4.0時，溶液中c（Fe³⁺）=

 

mol/L；檢驗Fe（OH）₃是否沉淀完全的實驗操作是

 

．
（3）酸化時加鹽酸的目的是①防止Ca²⁺在蒸發(fā)時發(fā)生水解，②

 

．
（4）蒸發(fā)結(jié)晶時需加熱至

 

時停止加熱，蒸發(fā)結(jié)晶時需控制在160℃，是因為

 

．
（5）若所測樣品 CaCl₂?2H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高（忽略其它實驗誤差），可能的原因是

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：工業(yè)碳酸鈣加入鹽酸可完全溶解生成氯化鈣、氯化鐵以及氯化鋁等，加入氫氧化鈣溶液調(diào)節(jié)溶液的pH，以除去溶液中少量的Al³⁺、Fe³⁺，然后在酸性條件下蒸發(fā)結(jié)晶可得到CaCl₂?2H₂O，
（1）氫氧化鈣為強堿可調(diào)節(jié)pH，使鐵離子、鋁離子完全轉(zhuǎn)化成沉淀除去，且不引入其他雜質(zhì)；根據(jù)鐵離子完全沉淀、鋁離子完全沉淀、氫氧化鋁開始溶解的pH判斷需要體積的pH范圍；加入氫氧化鈣生成氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀；
（2）根據(jù)氫氧化鐵的溶度積及pH=4計算出溶液中鐵離子濃度；Fe³⁺與KSCN反應(yīng)生成紅色物質(zhì)Fe（SCN）₃，檢驗Fe³⁺是否存在的，選用KSCN溶液；
（3）加入過量鹽酸，可中和氫氧化鈣以及防止Ca²⁺在蒸發(fā)時發(fā)生水解；
（4）蒸發(fā)時，當(dāng)出現(xiàn)少量固體，冷卻結(jié)晶；加熱溫度不能過高，防止晶體分解；
（5）樣品中存在少量的NaCl．

解答： 解：（1）除雜操作中加入試劑X的化學(xué)式為：Ca（OH）₂，氫氧化鈣為強堿可調(diào)節(jié)pH，使鐵離子、鋁離子完全轉(zhuǎn)化成沉淀除去；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，氫氧化鐵完全沉淀的pH為3.7，氫氧化鋁開始沉淀的pH為5.2，氫氧化鋁開始溶解的pH為7.8，所以將鐵離子、鋁離子完全轉(zhuǎn)化成沉淀的pH范圍為：5.2～7.8；加入氫氧化鈣生成氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀，所以濾渣的主要成分為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
故答案為：Ca（OH）₂； 5.2～7.8；Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（2）氫氧化鐵的溶度積Ksp[Fe（ OH）₃]=1.1×10^-36，pH=4的溶液中，氫氧根離子的濃度為1×10^-10mol/L，c（Fe³⁺）=

1.1×10-36

(10-10)3

mol/L=1.1×10^-6mol/L；
Fe³⁺與KSCN反應(yīng)生成紅色物質(zhì)Fe（SCN）₃，檢驗Fe³⁺是否存在的，選用KSCN溶液，操作為取少量上層清液于小試管中，滴加KSCN溶液，若不顯紅色，則Fe（OH）₃沉淀完全，
故答案為：1.1×10^-6； 取少量上層清液于小試管中，滴加KSCN溶液，若不顯紅色，則Fe（OH）₃沉淀完全；
（3）因除去鐵離子、鋁離子需加入過量的氫氧化鈣，加入鹽酸，可中和氫氧化鈣以及防止Ca²⁺在蒸發(fā)時發(fā)生水解，
故答案為：除去過量的氫氧化鈣；
（4）蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶從溶液中得到晶體，而不是蒸干得到固體，故出現(xiàn)少量晶體時停止加熱；加熱溫度不能過高，防止因溫度太高CaCl₂?2H₂O會失水，
故答案為：出現(xiàn)少量晶體；溫度太高CaCl₂?2H₂O會失水；
（5）所測樣品中存在少量的NaCl，會給實驗帶來誤差，故答案為：Na⁺沒除去析出NaCl，導(dǎo)致測定結(jié)果偏高．

點評：本題主要考查實驗的基本操作、實驗儀器的選擇、實驗誤差分析等知識，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析、實驗和計算能力的考查，注意離子的檢驗方法和常見儀器的使用，難度中等．