Question

5．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．加入硝酸的目的是將樣品中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，還可使用H₂O₂代替硝酸．
（2）沉淀A的主要成分是SiO₂，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SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O．
（3）加氨水過(guò)程中加熱的目的是防止膠體生成，易生成沉淀．沉淀B的主要成分為Al（OH）₃、Fe（OH）₃（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：MnO₄^-+H⁺+H₂C₂O₄→Mn²⁺+CO₂+H₂O．實(shí)驗(yàn)中稱(chēng)取0.400g水泥樣品，滴定時(shí)消耗了0.0500mol•L^-1的KMnO₄溶液36.00mL，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45.0%．

Answer 1

分析 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，加入氯化銨、鹽酸和硝酸，由于二氧化硅與酸不反應(yīng)，則得到的沉淀A為SiO₂，濾液中含有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺等離子，加入氨水調(diào)節(jié)pH4-5，可生成Al（OH）₃、Fe（OH）₃沉淀，加熱的目的是防止生成膠體而難以分離，濾液主要含有Ca²⁺，加入草酸銨可生成草酸鈣沉淀，加入硫酸用高錳酸鉀測(cè)定，發(fā)生5Ca²⁺～5H₂C₂O₄～2KMnO₄，根據(jù)高錳酸鉀的量可計(jì)算含量，以此解答該題．

解答 解：（1）鐵離子在pH較小時(shí)易生成沉淀，加入硝酸可氧化亞鐵離子生成鐵離子，比避免引入新雜質(zhì)，還可用過(guò)氧化氫代替硝酸，
故答案為：將樣品中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺；H₂O₂；
（2）由以上分析可知沉淀A為SiO₂，不溶于強(qiáng)酸但可與一種弱酸反應(yīng)，應(yīng)為與HF的反應(yīng)，方程式為SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O，
故答案為：SiO₂；SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O；
（3）滴加氨水，溶液呈堿性，此時(shí)不用考慮鹽類(lèi)水解的問(wèn)題，加熱的目的是防止生成膠體而難以分離，生成的沉淀主要是Al（OH）₃、Fe（OH）₃，
故答案為：防止膠體生成，易生成沉淀；Al（OH）₃、Fe（OH）₃；
（4）反應(yīng)的關(guān)系式為5Ca²⁺～5H₂C₂O₄～2KMnO₄，
n（KMnO₄）=0.0500mol/L×36.00mL=1.80mmol，
n（Ca₂₊）=4.50mmol，
水泥中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{4.5×1{0}^{-3}mol×40.0g/mol}{0.400g}$×100%=45.0%，
故答案為：45.0%．

點(diǎn)評(píng) 本題為2017年遼寧考題，側(cè)重考查物質(zhì)的含量的測(cè)定，為高頻考點(diǎn)，注意把握流程的分析，把握物質(zhì)的性質(zhì)，結(jié)合關(guān)系式法計(jì)算，題目有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力，難度中等．