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。加入硝酸的目的是將Fe2+氧化為Fe3+ ，其離子方程式________________________，還可使用雙氧水代替硝酸，其優點是_________________________________________。

（2）沉淀B的主要成分是_____、_______，往沉淀B中加入足量氫氧化鈉溶液，現象是_________，該反應的離子方程式為____________________________________。

（3）加氨水過程需控制溶液的pH值，如何用pH試紙測定溶液的pH值___________。

（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：2+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2+8H2O。實驗中稱取0.800 g水泥樣品，滴定時消耗了0.100 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】3Fe2+ + 4H+ + NO3－=3 Fe3+ + NO↑+2H2O產物為水，無污染Fe(OH)3Al(OH)3沉淀部分溶解Al(OH)3+OH-=AlO2－+2H2O把一小塊pH試紙放在表面皿(或玻璃片)上，用玻璃棒醮待測溶液點在試紙的中部，試紙變色后，與標準比色卡比較來確定溶液的pH(答蘸、滴、比、讀也可以)45.0%

【解析】

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，則得到的沉淀A為SiO2，濾液中含有Fe3+、Al3+、Mg2+等離子，加入氨水調節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，濾液中主要含有Ca2+，加入草酸銨可生成草酸鈣沉淀，加入硫酸用高錳酸鉀測定，發生5Ca2+～5H2C2O4～2KMnO4，根據高錳酸鉀的量可計算含量，以此解答該題。

(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。加入硝酸的目的是將Fe2+氧化為Fe3+ ，其離子方程式為3Fe2+ + 4H+ + NO3－=3 Fe3+ + NO↑+2H2O，還可使用雙氧水代替硝酸，雙氧水的還原產物為水，不會污染環境，故答案為：3Fe2+ + 4H+ + NO3－=3 Fe3+ + NO↑+2H2O；產物為水，無污染；

(2)根據上述分析，沉淀B的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3，往沉淀B中加入足量氫氧化鈉溶液，氫氧化鋁被氫氧化鈉溶液溶解，氫氧化鐵不溶，現象為沉淀部分溶解，反應的離子方程式為Al(OH)3+OH-+=AlO2－+H2O，故答案為：Fe(OH)3；Al(OH)3；沉淀部分溶解；Al(OH)3+OH-=AlO2－+2H2O；

(3)加氨水過程需控制溶液的pH值，用pH試紙測定溶液的pH值的操作為：把一小塊pH試紙放在表面皿(或玻璃片)上，用醮有待測溶液的玻璃棒點在試紙的中部，試紙變色后，與標準比色卡比較來確定溶液的pH，可以簡單記為蘸、滴、比、讀，故答案為：把一小塊pH試紙放在表面皿(或玻璃片)上，用玻璃棒醮待測溶液點在試紙的中部，試紙變色后，與標準比色卡比較來確定溶液的pH；

(4)反應的關系式為5Ca2+～5H2C2O4～2KMnO4，n(KMnO4)=0.0500mol/L×36.00mL=1.80mmol，n(Ca2+)=4.50mmol，水泥中鈣的質量分數為×100%=45.0%，故答案為：45.0%。