Question

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________________________________________，还可使用___________代替硝酸。

（2）沉淀A的主要成分是_________，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____________________________________。

（3）加氨水过程中加热的目的是______________________________________。沉淀B的主要成分为_____________、____________（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0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.0500 mol·L^-1的KMnO₄溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为______________。

Answer

将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ 双氧水(H2O2) SiO2 (或H2SiO3) SiO2+4HFSiF4↑+2H2O 防止胶体生成，易沉淀分离 Fe(OH)3 Al(OH)3 45.0%

【解析】（1）根据题中信息，水泥中含有一定量的铁、铝、镁等金属氧化物，根据流程需要除去这些杂质，因为 Fe3+容易在pH较小时以氢氧化物的形式沉淀出来，因此加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe2＋转化成Fe3＋； 加入的物质要具有氧化性，同时不能引入新的杂质，因为过氧化氢被称为绿色氧化剂，所以可以选择双氧水；

（2）根据水泥中成分，二氧化硅不溶于一般酸溶液，所以沉淀A是二氧化硅； SiO2溶于氢氟酸，发生的反应是：SiO2+4HFSiF4↑+2H2O

（3）盐类水解是吸热反应，加热可以促进Fe3+、Al3+水解转换为Fe(OH)3、 (OH)3；根据流程图，pH4～5时Ca2+、Mg2+不沉淀，Fe3+、Al3+沉淀，所以沉淀B为Fe(OH)3、 (OH)3。

（4）草酸钙的化学式为CaC2O4，MnO4－作氧化剂，化合价降低5价，H2C2O4中的C化合价由＋3价→＋4价，整体升高2价，最小公倍数为10， 因此MnO4－的系数为2，H2C2O4的系数为5，运用关系式法5Ca2+～5H2C2O4～2KMnO4

n(KMnO4)=0.0500mol/L×36.00×10－3mL=1.80×10－3mol

n(Ca2+)=4.50×10－3mol

水泥中钙的质量分数为4.50×10－3mol×40.0g/mol/0.400g×100%=45.0%。