Question

【題目】Ⅰ.水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的某種方法過程如圖所示：

（1）在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是_____________，還可使用__________代替硝酸。

（2）沉淀A的主要成分是________，其不溶于強酸但可與一種弱酸反應，該反應的化學方程式為____________。

（3）加氨水過程中加熱的目的是_____。沉淀B的主要成分為_______、_________（填化學式）。

Ⅱ、已知25℃時草酸的電離常數為K1=5.0×10-2,K2=5.4×10-5.草酸鈣的Kap=4.0×10-8.碳酸鈣的Ksp=2.5×10-9．不同溫度下水的離子積常數見下表：

t/℃	0	10	20	25	40	50	90	100
Kw/10-14	0.134	0.292	0.681	1.00	2.92	5.57	38.0	55.0

（1）計算25℃時KHC2O4溶液的水解平衡常數Kb=_____；寫出水溶液中草酸的電離方程式_____；常溫下將0.2mol/L的KOH溶液10mL與0.2mol/L的草酸溶液20mL混合后溶液顯________性。（填“酸性”“中性”或“無法確定”）

（2）25℃時向20mL草酸鈣的飽和溶液中逐滴加入8.0×10-4mol/L的碳酸鉀溶液10mL，能否產生沉淀，_______（填“能”或“否”）． 碳酸鈣轉化為草酸鈣的離子方程式為______，列式計算該反的平衡常數K=_________。

（3）90℃時，將0.005mol/L的氫氧化鈣溶液20mL與0.0012mol/L的草酸溶液20mL混合，則混合后溶液的pH______。（可能用到的對數：lg38=1.6，lg26=2.4，lg2=0.3）

Answer 1

【答案】 氧化亞鐵離子 H2O2、氯水等 SiO2 SiO2 + 4HF === SiF4↑+ 2H2O 促進Fe3+、Al3+水解，加速沉淀生成 Fe(OH)3 Al(OH)3 2×10-13 H2C2O4H++HC2O4-，HC2O4-H++C2O42- 【答題空10】酸性 否 CaCO3(s) + C2O42- (aq) CaC2O4(s) + CO32- (aq) 10

【解析】（1）流程中鐵雜質主要是通過轉化為氫氧化鐵沉淀的方式除去，所以加入硝酸的目的是將亞鐵離子氧化為鐵離子，以便于沉淀除雜。除硝酸外，還可以使用綠色氧化劑：過氧化氫，以保證不引入雜質。用氯水氧化也是一種可行的選擇，因為本流程中存在的陰離子就是氯離子。

（2）根據水泥中的成分，一般二氧化硅不溶于酸，所以沉淀A主要是二氧化硅。其溶于氫氟酸的反應為：SiO2 + 4HF === SiF4↑+ 2H2O。

（3）加熱可以使生成的膠體聚沉，避免膠體的生成，易于沉淀的分離；pH為4～5時Ca2+、Mg2+不沉淀，Fe3+、Al3+沉淀，所以沉淀B為Fe(OH)3、Al(OH)3。

Ⅱ（1）HC2O4-的水解方程式為：HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-，HC2O4-的水解平衡常數為：，所以Kh= 2×10-13。草酸為二元弱酸，電離過程分步進行，草酸的電離方程式為：H2C2O4H++HC2O4-，HC2O4-H++C2O42-；常溫下將0.2mol/L的KOH溶液20mL與0.2mol/L的草酸溶液20mL混合，反應后得到草酸氫鉀溶液，由于草酸氫根離子的電離平衡常數（K2）大于其水解平衡常數（Kh），所以電離占主導地位，溶液顯酸性。

（2）碳酸鈣溶液中鈣離子濃度==5×10-5mol/L，二者混合后，鈣離子濃度=×10-5mol/L，草酸鉀的濃度為×10-4mol/L，混合后c(Ca2+)c(C2O42-)=，故無沉淀。碳酸鈣轉化為草酸鈣的離子方程式為：CaCO3(s) + C2O42- (aq) CaC2O4(s) + CO32- (aq)，所以該反應的平衡常數為：。

（3）氫氧化鈣和草酸等物質的量反應生成草酸鈣沉淀和水，所以0.005mol/L的氫氧化鈣溶液20mL與0.0012mol/L的草酸溶液20mL混合，得到的是(0.005－0.0012)÷2=0.0019mol/L的氫氧化鈣溶液，其中氫氧根離子的濃度為0.0038mol/L。所以90℃下的氫離子為38×10-14÷0.0038=1×10-10mol/L，所以pH=10。