Question

14．茶葉是天然的保健飲品，茶葉中含有多種有益于人體健康的有機成分及鈣、鐵等元素，某化學(xué)探究小組設(shè)計如下實驗方案用以測定某茶葉中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)并檢驗鐵元素的存在（已知CaC₂O₄難溶于水，F(xiàn)e³⁺、Ca²⁺完全轉(zhuǎn)化為氫氧化物的pH分別為3.1、13）．首先取200g茶葉樣品焙燒得灰粉后進行如圖所示操作：

請回答下列有關(guān)問題：
（1）為提高灰粉中鈣、鐵浸出率，還可采取的措施有：（寫出1條即可）攪拌（適當加熱；適當提高硫酸濃度；延長浸取時間等）．
（2）滴加氨水時需調(diào)節(jié)pH=6，用pH試紙測量溶液pH的方法為：取一小截pH試紙于玻璃片上，用玻璃棒蘸取溶液，點在pH試紙中央，待變色后與標準比色卡對比讀數(shù)．
（3）寫出從濾液A→沉淀D的離子反應(yīng)方程式：Fe³⁺+3NH₃•H₂O═Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺．
（4）為保證實驗精確度，沉淀D及E均需要洗滌，并將洗滌液轉(zhuǎn)移回母液中，判斷沉淀D已經(jīng)洗滌干凈的方法是：取最后一次洗滌過濾液少許于試管中，滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則已洗滌干凈．
（5）設(shè)計實驗，通過沉淀D來驗證該茶葉中是否含有鐵元素：取少量沉淀D于試管中，加稀硫酸溶解，往溶液中加硫氰化鉀，若溶液顯血紅色，則有鐵元素．（可供選擇的試劑有：蒸餾水、稀硫酸、硫氰化鉀、鐵粉）
（6）已知K_sp（CaC₂O₄）=2.32×10^-9，現(xiàn)將濃度為2.0×10^-4 mol•L^-1的CaCl₂溶液與（NH₄）₂C₂O₄溶液等體積混合，若要產(chǎn)生沉淀，則所需（NH₄）₂C₂O₄溶液的濃度不能小于4.64×10^-5 mol•L^-1．

Answer 1

分析 測定某茶葉中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)并檢驗鐵元素的存在，取200g茶葉樣品焙燒得灰粉，茶葉灰粉中加入3mol/L的足量硫酸溶液，過濾得到濾液A中主要是鈣離子、鐵離子等，加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH=6，使鐵離子全部生成氫氧化鐵沉淀D，過濾得到濾液中加入草酸銨7.44g，過濾得到白色沉淀E為草酸鈣，濾液C為硫酸銨溶液，
（1）為提高灰粉中鈣、鐵浸出率可以攪拌、升溫、延長浸取時間等措施，加快浸出速率；
（2）pH試紙測量溶液pH的方法是取一小截pH試紙于玻璃片上，用玻璃棒蘸取溶液，點在pH試紙中央，依據(jù)變色比對溶液PH；
（3）濾生成液A→沉淀D是鐵離子和氨水溶液中一水合氨反應(yīng)生成一水合氨和銨鹽；
（4）洗滌沉淀D需要檢驗最后一次洗滌液中是否含有硫酸根離子設(shè)計實驗驗證；
（5）沉淀D為氫氧化鐵，加入稀硫酸溶解后加入KSCN溶液檢驗是否有鐵離子存在；
（6）根據(jù)Ksp（CaC₂O₄）=c（C₂O₄^2-）×c（Ca²⁺）計算．一定溫度下溶度積是常數(shù)．

解答 解：測定某茶葉中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)并檢驗鐵元素的存在，取200g茶葉樣品焙燒得灰粉，茶葉灰粉中加入3mol/L的足量硫酸溶液，過濾得到濾液A中主要是鈣離子、鐵離子等，加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH=6，使鐵離子全部生成氫氧化鐵沉淀D，過濾得到濾液中加入草酸銨7.44g，過濾得到白色沉淀E為草酸鈣，濾液C為硫酸銨溶液，
（1）為提高灰粉中鈣、鐵浸出率可以攪拌、升溫、中等硫酸濃度、延長浸取時間等措施，加快浸出速率，
故答案為：攪拌（適當加熱；適當提高硫酸濃度；延長浸取時間等）；
（2）pH試紙測量溶液pH的方法是取一小截pH試紙于玻璃片上，用玻璃棒蘸取溶液，點在pH試紙中央，依據(jù)變色比對溶液PH，具體步驟為：取一小截pH試紙于玻璃片上，用玻璃棒蘸取溶液，點在pH試紙中央，待變色后與標準比色卡對比讀數(shù)，
故答案為：取一小截pH試紙于玻璃片上，用玻璃棒蘸取溶液，點在pH試紙中央，待變色后與標準比色卡對比讀數(shù)；
（3）濾生成液A→沉淀D是鐵離子和氨水溶液中一水合氨反應(yīng)生成一水合氨和銨鹽，反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3NH₃•H₂O═Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Fe³⁺+3NH₃•H₂O═Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（4）洗滌沉淀D需要檢驗最后一次洗滌液中是否含有硫酸根離子設(shè)計，實驗驗證銨步驟為：取最后一次洗滌過濾液少許于試管中，滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則已洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌過濾液少許于試管中，滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則已洗滌干凈；
（5）沉淀D為氫氧化鐵，加入稀硫酸溶解后加入KSCN溶液檢驗是否有鐵離子存在，實驗設(shè)計為：取少量沉淀D于試管中，加稀硫酸溶解，往溶液中加硫氰化鉀，若溶液顯血紅色，則有鐵元素，
故答案為：取少量沉淀D于試管中，加稀硫酸溶解，往溶液中加硫氰化鉀，若溶液顯血紅色，則有鐵元素；
（6）CaCl₂溶液的濃度為2×10^-4mol/L，等體積混合后濃度為1×10^-4mol/L，
由Ksp（CaC₂O₄）=c（C₂O₄^2-）×c（Ca²⁺）可知，混合后c（C₂O₄^2-）=$\frac{Ksp}{c（C{a}^{2+}）}$=$\frac{2.32×1{0}^{-9}}{1×1{0}^{-4}}$=2.32×10^-5mol•L^-1
所以所需Na₂C₂O₄溶液的最小起始濃度為2.32×10^-5mol•L^-1×2=4.64×10^-5 mol•L^-1，
故答案為：4.64×10^-5 mol•L^-1．

點評 本題考查了探究茶葉中鐵元素、鈣元素的含量的方法及性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，題目難度中等，注意掌握性質(zhì)實驗方案的設(shè)計方法，明確探究物質(zhì)組成及含量的方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力．