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。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示：

回答下列問題：

（1）在分解水泥樣品過程中，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_________，其不溶于強酸但可與一種弱酸反應，該反應的化學方程式為____________________________________。

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

（4）草酸鈣沉淀經稀H2SO4處理后，用KMnO4標準溶液滴定，通過測定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應為： +H++H2C2O4→Mn2++CO2+H2O。實驗中稱取0.400 g水泥樣品，滴定時消耗了0.0500 mol·L-1的KMnO4溶液36.00 mL，則該水泥樣品中鈣的質量分數為______________。

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）根據題中信息，水泥中含有一定量的鐵、鋁、鎂等金屬氧化物，根據流程需要除去這些雜質，因為 Fe3+容易在pH較小時以氫氧化物的形式沉淀出來，因此加入硝酸的目的是將樣品中可能存在的Fe2＋轉化成Fe3＋； 加入的物質要具有氧化性，同時不能引入新的雜質，因為過氧化氫被稱為綠色氧化劑，所以可以選擇雙氧水；

（2）根據水泥中成分，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，發生的反應是：SiO2+4HFSiF4↑+2H2O

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

（4）草酸鈣的化學式為CaC2O4，MnO4－作氧化劑，化合價降低5價，H2C2O4中的C化合價由＋3價→＋4價，整體升高2價，最小公倍數為10， 因此MnO4－的系數為2，H2C2O4的系數為5，運用關系式法5Ca2+～5H2C2O4～2KMnO4

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

n(Ca2+)=4.50×10－3mol

水泥中鈣的質量分數為4.50×10－3mol×40.0g/mol/0.400g×100%=45.0%。