Question

石灰石的主要成份是碳酸鈣，含氧化鈣約 40～50%，較好的石灰石含 CaO 約 45～53%．此外還有 SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃ 及 MgO 等雜質(zhì)．測(cè)定石灰石中鈣的含量時(shí)將樣品溶于鹽酸，加入草酸銨溶液，在中性或堿性介質(zhì)中生成難溶的草酸鈣沉淀 （CaC₂O₄?H₂O），將所得沉淀過濾、洗凈，用硫酸溶解，用標(biāo)準(zhǔn)高錳酸鉀溶液滴定生成的草酸，通過鈣與草酸的定量關(guān)系，間接求出鈣的含量． 涉及的化學(xué)反應(yīng)為：
H₂C₂O₄+MnO₄^-+H⁺→Mn²⁺+CO₂↑+H₂O（未配平）
CaC₂O₄ 沉淀顆粒細(xì)小，易沾污，難于過濾．為了得到純凈而粗大的結(jié)晶，通常在含 Ca²⁺的酸性溶液中加入飽和 （NH₄）₂C₂O₄，由于 C₂O₄^2- 濃度很低，而不能生成沉淀，此時(shí)向溶液中滴加氨水，溶液中 C₂O₄^2- 濃度慢慢增大，可以獲得顆粒比較粗大的 CaC₂O₄ 沉淀．沉淀完畢后，pH應(yīng)在3.5～4.5，這樣可避免其他難溶鈣鹽析出，又不使 CaC₂O₄ 溶解度太大．
根據(jù)以上材料回答下列問題：
（1）樣品溶于鹽酸后得到的沉淀物主要是

 

（2）沉淀 CaC₂O₄要加入沉淀劑飽和的 （NH₄）₂C₂O₄ 溶液，為什么？

 

（3）工業(yè)中通常先用0.1%草酸銨溶液洗滌沉淀，再用冷的蒸餾水洗滌，其目的是：

 

（4）寫出硫酸溶解草酸鈣沉淀的離子方程式：

 

（5）若開始用去m g樣品，最后滴定用去濃度為C mol/L 的KMnO₄ 溶液 v  ml，推出CaO含量與 KMnO₄的定量計(jì)算關(guān)系．ω%=

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)石灰石中的各成分與鹽酸反應(yīng)生成物的溶解性進(jìn)行解答；
（2）因飽和的 （NH₄）₂C₂O₄ 溶液可將Ca²⁺充分反應(yīng)，沉淀完全；
（3）根據(jù)草酸鈣的固體溶解平衡影響因素解答；
（4）硫酸溶解草酸鈣沉淀生成草酸、硫酸鈣和水；
（5）根據(jù)5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2MnO₄^-計(jì)算．

解答：解：（1）將樣品溶于鹽酸，碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成易溶于水的氯化鈣和水，氧化鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣和水，氧化鋁和鹽酸反應(yīng)生成易溶于水的氯化鋁和水，氧化鎂和鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和水，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，沉淀物主要是SiO₂；
故答案為：SiO₂；
（2）（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=CaC₂O₄↓+2NH₄Cl，加飽和的 （NH₄）₂C₂O₄ 溶液可將Ca²⁺充分反應(yīng)，沉淀完全；
故答案為：保持較大的C₂O₄^2-離子濃度，使Ca²⁺沉淀完全；
（3）草酸鈣的溶解平衡為：CaC₂O₄（s）?Ca²⁺（aq）+C₂O₄^2-（aq），用0.1%草酸銨溶液洗滌沉淀，再用冷的蒸餾水洗滌，可降低CaC₂O₄在水中的溶解度，減少沉淀的損失，降低實(shí)驗(yàn)誤差；
故答案為：降低CaC₂O₄在水中的溶解度，減少沉淀的損失，降低實(shí)驗(yàn)誤差；
（4）成難溶的草酸鈣沉淀 為CaC₂O₄?H₂O，和硫酸混合反應(yīng)生成草酸，硫酸鈣和水，反應(yīng)的離子方程式為：CaC₂O₄?H₂O+2H⁺=Ca²⁺+H₂C₂O₄+H₂O；
故答案為：CaC₂O₄?H₂O+2H⁺=Ca²⁺+H₂C₂O₄+H₂O；
（5）高錳酸鉀與草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
    5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2MnO₄^-
   5mol              2mol
   n                Cmol/L×V×10^-3L
n=2.5CV×10^-3mol，則m（CaO）=2.5CV×10^-3mol×56g/mol=0.14CVg，m g樣品中含氧化鈣為：

0.14CV

m

或

14CV

m

%；
故答案為：

0.14CV

m

或

14CV

m

%；

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了實(shí)驗(yàn)操作和石灰石成分的分析，明確實(shí)驗(yàn)步驟和原理，是正確解答此類問題的前提，題目難度中等．