Question

钾水玻璃以其优异的性能广泛用于防腐、铸造、油田、钻井或各种高档涂料中．钾水玻璃中硅含量的测定可以采用氟硅酸钾容量法，其步骤为：
①称取试样溶解在含有过量的氟离子和钾离子的强酸溶液中，硅能与氟离子、钾离子作用生成氟硅酸钾（K₂SiF₆）沉淀；②沉淀分离后于热水中水解，生成HF、H₂SiO₃、KF；③过滤除去硅酸沉淀，用氢氧化钠标准溶液滴定滤液．
（1）上述步骤②中的水解反应方程式为

 

；步骤③中反应的离子方程式为：

 

．
（2）在步骤③中，若滴定前未用氢氧化钠标准溶液润洗滴定管，则测得的硅元素含量将

 

（填“偏高”、或“偏低”或“不变”）．
（3）若每次称取试样的质量为1.00g，重复滴定四次，消耗1.00mol?L^-1氢氧化钠标准溶液的体积为分别为16.80mL、19.90mL、20.00mL、20.10mL，试计算该试样中硅元素的质量分数（以二氧化硅计），写出计算过程．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）氟硅酸钾（K₂SiF₆）沉淀于热水中水解，生成HF、H₂SiO₃、KF，结合原子守恒书写化学方程式；步骤③中反应是过滤除去硅酸沉淀后用氢氧化钠溶液滴定生成的HF溶液，发生的反应书写离子方程式；
（2）若滴定前未用氢氧化钠标准溶液润洗滴定管，滴定过程中消耗的氢氧化钠溶液体积增大，计算反应的HF量增大，测定的硅元素含量会增大；
（3）由题中数据可得出消耗氢氧化钠标准溶液体积的平均值为20.00ml，结合反应过程中的定量关系计算．

解答： 解：（1）氟硅酸钾（K₂SiF₆）沉淀于热水中水解，生成HF、H₂SiO₃、KF，结合原子守恒书写化学方程式，反应的化学方程式为：K₂SiF₆+3H₂O=2KF+H₂SiO₃+4HF；步骤③中反应是过滤除去硅酸沉淀后用氢氧化钠溶液滴定生成的HF溶液，反应的离子方程式 HF+OH^-=F^-+H₂O，
故答案为：K₂SiF₆+3H₂O=2KF+H₂SiO₃+4HF；HF+OH^-=F^-+H₂O；
（2）若滴定前未用氢氧化钠标准溶液润洗滴定管，滴定过程中消耗的氢氧化钠溶液体积增大，计算反应的HF量增大，测定的硅元素含量会增大，结果偏高，
故答案为：偏高；
（3）由题中数据可得出消耗氢氧化钠标准溶液体积的平均值为20.00ml；
关系式：SiO₂～Si～4HF～4NaOH
       60g              4mol
      m（SiO₂）         20.00×10^-3L×1.0mol?L^-1
求得m（SiO₂）=0.30g
硅元素的质量分数（以二氧化硅计）：

0.30g

1.00g

×100%=30%，
答：该试样中硅元素的质量分数为30%．

点评：本题考查了化学方程式和离子方程式书写方法，滴定实验过程的分析计算应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．