Question

轻质碳酸钙是一种广泛应用的工业填料，主要用于塑料、造纸、橡胶和涂料等。工业上以磷石膏（主要成分为CaSO₄，杂质主要是SiO₂、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃等）为原料制备轻质碳酸钙。已知碳酸钙的溶解度比硫酸钙的溶解度小，在一定温度下，钙离子开始沉淀的pH值为12.3，氢氧化铝开始溶解的pH值为12.0，其他金属离子形成氢氧化物沉淀的相关pH的范围如下：

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3+	1.5	2.8
Fe^2+	5.5	8.3
Al^3+	3.0	4.7

制备流程如图：

请问答：

（1）以下说法正确的是__。

A.溶解的过程中，可以用盐酸代替硝酸

B.滤渣1的主要成分是SiO₂，滤渣2的上要成分是Fe(OH)₃、Al(OH)₃

C.转化时，可以先通氨气至饱和后再通过量二氧化碳，以提高钙离子的转化率

D.转化时可以适当加热，以加快反应速率

E.洗涤时可以采用滤液3

（2）调节溶液pH范围时，最佳的pH范围是__，理由是__。

（3）碳酸钙产品中钙含量的测定：

用电子天平准确称量产品2.000g于干净的烧杯中，滴加2mol/L的盐酸恰好完全溶解，加蒸馏水继续蒸发除去过量的酸至pH=6～7，转移至250mL的容量瓶中，定容摇匀。用移液管准确移取25.00mL溶液于锥形瓶中，加入NaOH溶液10mL，摇匀，加入钙指示剂30mg，用已标定的EDTA（乙二胺四乙酸，可以表示为H₄Y）标准溶液进行滴定。

已知：Ca²⁺+Y₄^-=[CaY]^2-，测定数据如下：

	待测产品溶液体积（mL）	消耗EDTA标准溶液体积（mL）	EDTA标准溶液的浓度（mol）
1	25.00	14.90	0.1121
2	25.00	16.72	0.1121
3	25.00	15.00	0.1121
4	25.00	15.10	0.1121

①进行整个滴定操作实验的过程中，下列操作方法正确的是__。

A.使用移液管移取溶液的时候，移液管尖嘴不能接触容器壁

B.滴定管水洗后，需要用标准溶液润洗3次，再排出气泡，使液面位于“0”刻度或“0”刻度以下

C.滴定管调液面后，需静置1～2min，再进行读取刻度数据进行记录

D.电子天平读数时，两边侧面应同时处于打开状态，使空气保持流通

②该产品中钙元素的质量分数为__（保留两位有效数字），若滴定结束时仰视读数，则测定的结果__（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

Answer

BCD 4.7～12 将铁离子铝离子沉淀完全，因此pH要大于等于4.7，但不能溶解氢氧化铝，也不能沉淀钙离子，因此pH小于12 BC 33.63% 偏大

【解析】

硝酸与磷石膏反应，将CaSO4、FeO、Fe2O3、Al2O3溶解，将氧化亚铁氧化为硝酸铁，SiO2不溶解，过滤得到滤渣1，滤液调节pH值，将铁离子、铝离子沉淀，过滤得到滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3，滤液先加入氨气至饱和，再通入二氧化碳沉淀钙离子生成碳酸钙，过滤，得到碳酸钙进行洗涤、烘干。

⑴A. 溶解的过程中，硝酸要溶解各种物质，还要将亚铁氧化铁离子，而盐酸不能氧化亚铁离子，因此不能用盐酸代替硝酸，故A错误；B. 根据分析滤渣1是难溶于硝酸的沉淀，主要成分是SiO2，调节pH，沉淀铁离子和铝离子，因此滤渣2的上要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3，故B正确；C. 转化时，可以先通氨气至饱和后再通过量二氧化碳，增加二氧化碳的溶解以提高钙离子的转化率， C正确；D. 转化时可以适当加热，以加快反应速率，故D正确；E. 洗涤时采用滤液3洗涤，则沉淀表面有滤液杂质，因此不能用滤液3洗涤，故E错误；综上所述，答案为：BCD。

⑵要将铁离子铝离子沉淀完全，因此pH要大于等于4.7，但不能溶解氢氧化铝，也不能沉淀钙离子，因此pH小于12，因此调节溶液pH范围时，最佳的pH范围是4.7～12；故答案为：4.7～12；将铁离子铝离子沉淀完全，因此pH要大于等于4.7，但不能溶解氢氧化铝，也不能沉淀钙离子，因此pH小于12。

⑶①A. 使用移液管移取溶液的时候，移液管尖嘴要接触容器壁，液体沿器壁缓缓流下，故A错误；B. 滴定管水洗后，需要用标准溶液润洗3次，再排出气泡，使液面位于“0”刻度或“0”刻度以下，故B正确；C. 滴定管调液面后，需静置1～2min，待液面稳定后，再进行读取刻度数据进行记录，故C正确；D. 电子天平读数时，两边侧面应同时处于关闭状态，故D错误；综上所述，答案为BC。

②根据四次测定数据，第二次数据与其他几个数据相差较大，则为错误数据，因此求的其他三个数据的平均值为15.00mL，根据Ca2+～Y4－关系式得到，2.000g 碳酸钙中n(Ca2+)= n(Y4－) = 0.1121 mol∙L−1 ×0.015L ×10 =0.016815mol，该产品中钙元素的质量分数为，若滴定结束时仰视读数，结束时读数偏小，得到滴定液偏大，测定的结果偏大；故答案为：33.63%；偏大。