Question

5．水泥是重要的建筑材料．水泥熟料的主要成分为CaO、SiO₂，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物．实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：

回答下列问题：
（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸．加入硝酸的目的是将样品中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，还可使用H₂O₂代替硝酸．
（2）沉淀A的主要成分是SiO₂，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O．
（3）加氨水过程中加热的目的是防止胶体生成，易生成沉淀．沉淀B的主要成分为Al（OH）₃、Fe（OH）₃（填化学式）．
（4）草酸钙沉淀经稀H₂SO₄处理后，用KMnO₄标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：MnO₄^-+H⁺+H₂C₂O₄→Mn²⁺+CO₂+H₂O．实验中称取0.400g水泥样品，滴定时消耗了0.0500mol•L^-1的KMnO₄溶液36.00mL，则该水泥样品中钙的质量分数为45.0%．

Answer 1

分析 水泥熟料的主要成分为CaO、SiO₂，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物，加入氯化铵、盐酸和硝酸，由于二氧化硅与酸不反应，则得到的沉淀A为SiO₂，滤液中含有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺等离子，加入氨水调节pH4-5，可生成Al（OH）₃、Fe（OH）₃沉淀，加热的目的是防止生成胶体而难以分离，滤液主要含有Ca²⁺，加入草酸铵可生成草酸钙沉淀，加入硫酸用高锰酸钾测定，发生5Ca²⁺～5H₂C₂O₄～2KMnO₄，根据高锰酸钾的量可计算含量，以此解答该题．

解答 解：（1）铁离子在pH较小时易生成沉淀，加入硝酸可氧化亚铁离子生成铁离子，比避免引入新杂质，还可用过氧化氢代替硝酸，
故答案为：将样品中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺；H₂O₂；
（2）由以上分析可知沉淀A为SiO₂，不溶于强酸但可与一种弱酸反应，应为与HF的反应，方程式为SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O，
故答案为：SiO₂；SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O；
（3）滴加氨水，溶液呈碱性，此时不用考虑盐类水解的问题，加热的目的是防止生成胶体而难以分离，生成的沉淀主要是Al（OH）₃、Fe（OH）₃，
故答案为：防止胶体生成，易生成沉淀；Al（OH）₃、Fe（OH）₃；
（4）反应的关系式为5Ca²⁺～5H₂C₂O₄～2KMnO₄，
n（KMnO₄）=0.0500mol/L×36.00mL=1.80mmol，
n（Ca₂₊）=4.50mmol，
水泥中钙的质量分数为$\frac{4.5×1{0}^{-3}mol×40.0g/mol}{0.400g}$×100%=45.0%，
故答案为：45.0%．

点评 本题为2017年辽宁考题，侧重考查物质的含量的测定，为高频考点，注意把握流程的分析，把握物质的性质，结合关系式法计算，题目有利于培养学生的分析能力、实验能力和计算能力，难度中等．