Question

水泥是一种重要的建筑材料，水泥的强度是评价水泥质量的重要指标，它与水泥中CaO的含量有着良好的相关性，因此在特殊情况下可以通过测定其中Ca0的含量预测水泥的强度．为测量某品牌水泥中氧化钙的含量，进行如下实验：
步骤1：熔样：准确称取0.3000g试样置于坩埚中，高温灼烧5分钟后，冷却并研碎，加入2.000g无水碳酸钠混匀后，再高温灼烧10分钟．
步骤2：酸溶：取冷却后的烧结块，加入40mL水后，再加入l0mL稀盐酸和3滴稀硝酸．
步骤3：除杂：在酸溶后所得溶液中慢慢滴加稀氨水使其中的Fe³⁺、Al³⁺转化为沉淀，过滤．
步骤4：沉淀：在滤液中加入草酸铵溶液，加热煮沸后，边搅拌边滴加氨水至弱碱性，静置．
步骤5：溶解：将生成的草酸钙（ CaC₂O₄）沉淀加入到稀硫酸中，加热并搅拌使其完全溶解．
步骤6：滴定：用0.1000mol?L^-1的KMnO₄溶液进行滴定至微红色出现并保持30s不消失，共用去KMnO₄溶液13.000mL．反应的化学方程式为：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+5CO₂↑+8H₂O
（1）写出步骤3中Al³⁺转化为沉淀的离子方程式：

Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺

；
（2）已知室温下Al（OH）₃的K_sp=1.0×10^-33，欲使溶液中c（Al³⁺）≤l．0xl0^-6mol?L^-1，pH≥

5

；
（3）通过计算确定该试样中氧化钙的质量分数（写出计算过程）．

Answer 1

分析：（1）根据稀氨水能与Al³⁺反应生成氢氧化铝沉淀和铵根离子；
（2）根据Al（OH）₃的K_sp=1.0×10^-33，欲使溶液中c（Al³⁺）≤l．0xl0^-6mol?L^-1，则C（OH-）≥

3	Ksp c(Al3+)

，再根据水的离子积常数求出c（H⁺），最后求出PH．
（3）根据关系式：5CaO～5CaC₂O₄～2KMnO₄计算出该试样中氧化钙的质量，然后求出质量分数．

解答：解：（1）稀氨水能与Al³⁺反应生成氢氧化铝沉淀和铵根离子：Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，故答案为：Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（2）欲使溶液中c（Al³⁺）≤l．0×l0^-6mol?L^-1，C（OH^-）≥

3	Ksp c(Al3+)

=

3	1.0×10 -33 l．0×l0 -6

=l．0×l0^-9mol?L^-1，
c（H⁺）≥

1×10-14

1×10 -9

mol?L^-1=l．0×l0^-5mol?L^-1，所以pH≥5，故答案为：5．
（3）5CaO～5CaC₂O₄～2KMnO₄
        5×56g                  2mol
        m（CaO）               0.1000mol?L^-1×0.013L 
   

5×56g

m(CaO)

=

2mol

0.1000mol?L-1×0.013L

解得：m（CaO）=0.182g，氧化钙的质量分数为：

0.182g

0.3000g

×100%=60.7%，故答案为：氧化钙的质量分数为60.7%．

点评：本题主要考查了PH的计算以及根据化学方程式建立关系式进行计算，掌握计算的方法是解题的关键．