Question

茶是我国人民喜爱的饮品．我市某校化学兴趣小组的同学设计以下实验来定性检验茶叶中含有Ca、Al、Fe三种元素．
【查阅部分资料】草酸铵[（NH₄）₂C₂O₄]属于弱电解质．草酸钙（CaC₂O₄）难溶于水．Ca²⁺、Al³⁺、Fe³⁺完全沉淀的pH为Ca（OH）₂：pH≥13；Al（OH）₃：pH≥5.5；Fe（OH）₃：pH≥4.1．

请根据上述过程及信息填空：
（1）步骤②加盐酸的作用是

 

．
（2）写出检验Ca²⁺的离子方程式

 

．
（3）写出沉淀C所含主要物质的化学式

 

．
（4）写出步骤⑧用A试剂生成红色溶液的离子方程式

 

．
（5）步骤⑨的作用是

 

，猜测步骤⑩的目的是

 

．
（6）称取400g茶叶样品灼烧得灰粉后，加入过量盐酸后过滤，将所得滤液加入过量的（NH₄）₂C₂O₄溶液，再过滤、洗涤、干燥、称量得到5.12g沉淀，原茶叶中钙元素的质量分数为

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验设计题

分析：茶叶经灼烧，茶叶灰中含有钙、铁、铝三种金属元素，加入盐酸后可生成可溶性的氯化物，经过滤后，在滤液中加入氨水调节pH6～7，加热至沸30min，经过滤得到的沉淀C为氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，滤液为氯化钙溶液，加入草酸铵后可得草酸钙沉淀，在滤液中加入盐酸后分为两份，加入试剂A，溶液变成红色，则A应为KSCN溶液，溶液2中加入6mol/L的NaOH溶液调pH至4，可得到氢氧化铁沉淀，浊液静置分层后上层清液为氯化铝溶液，加入试剂B可检验铝离子，生成红色络合物，以此进行解答．

解答： 解：茶叶经灼烧，茶叶灰中含有钙、铁、铝三种金属元素，加入盐酸后可生成可溶性的氯化物，经过滤后，在滤液中加入氨水调节pH6～7，加热至沸30min，经过滤得到的沉淀C为氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，滤液为氯化钙溶液，加入草酸铵后可得草酸钙沉淀，在滤液中加入盐酸后分为两份，加入试剂A，溶液变成红色，则A应为KSCN溶液，溶液2中加入6mol/L的NaOH溶液调pH至4，可得到氢氧化铁沉淀，浊液静置分层后上层清液为氯化铝溶液，加入试剂B可检验铝离子，生成红色络合物，
（1）由上述分析可知，向茶叶灰分中加盐酸的作用是将其中的Ca²⁺、Al³⁺、Fe³⁺溶解，
故答案为：使Ca²⁺、Al³⁺、Fe³⁺等离子溶解；
（2）⑤过滤后所得滤液中含Ca²⁺，检验Ca²⁺的离子方程式为：Ca²⁺+（NH₄）₂C₂O₄=CaC₂O₄↓+2NH₄⁺，
故答案为：Ca²⁺+（NH₄）₂C₂O₄=CaC₂O₄↓+2NH₄⁺；
（3）步骤④在pH为6-7时加热30 min，可使Al³⁺、Fe³⁺转化成沉淀，即沉淀C为Al（OH）₃和Fe（OH）₃沉淀，
故答案为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（4）步骤⑧是检验Fe³⁺，可加入KSCN 或NH₄SCN进行检验，溶液变红色，反应的离子方程式为：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，
故答案为：Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃；
（5）步骤⑨将pH值调节至4～5，此时铝离子没有沉淀而铁离子沉淀完全，步骤⑩分离后用玫瑰红物质可检验Al元素的存在，
故答案为：使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀；检验Al³⁺（或铝元素）存在．
（6）5.12g沉淀为CaC₂O₄，含Ca元素的质量为5.12g×

40

128

×100%=1.6g，则原茶叶中钙元素的质量分数为

1.6g

400g

×100%=0.4%，故答案为：0.4%．

点评：本题考查了物质性质和组成的实验探究实验分析判断，侧重于学生的分析和实验能力的考查，为高考常见题型，流程中的试剂特征和反应现象是解题关键，题目难度中等．