Question

【题目】Ⅰ.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某种方法过程如图所示：

（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）。

Ⅱ、已知25℃时草酸的电离常数为K1=5.0×10-2,K2=5.4×10-5.草酸钙的Kap=4.0×10-8.碳酸钙的Ksp=2.5×10-9．不同温度下水的离子积常数见下表：

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）计算25℃时KHC2O4溶液的水解平衡常数Kb=_____；写出水溶液中草酸的电离方程式_____；常温下将0.2mol/L的KOH溶液10mL与0.2mol/L的草酸溶液20mL混合后溶液显________性。（填“酸性”“中性”或“无法确定”）

（2）25℃时向20mL草酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10-4mol/L的碳酸钾溶液10mL，能否产生沉淀，_______（填“能”或“否”）． 碳酸钙转化为草酸钙的离子方程式为______，列式计算该反的平衡常数K=_________。

（3）90℃时，将0.005mol/L的氢氧化钙溶液20mL与0.0012mol/L的草酸溶液20mL混合，则混合后溶液的pH______。（可能用到的对数：lg38=1.6，lg26=2.4，lg2=0.3）

Answer 1

【答案】 氧化亚铁离子 H2O2、氯水等 SiO2 SiO2 + 4HF === SiF4↑+ 2H2O 促进Fe3+、Al3+水解，加速沉淀生成 Fe(OH)3 Al(OH)3 2×10-13 H2C2O4H++HC2O4-，HC2O4-H++C2O42- 【答题空10】酸性 否 CaCO3(s) + C2O42- (aq) CaC2O4(s) + CO32- (aq) 10

【解析】（1）流程中铁杂质主要是通过转化为氢氧化铁沉淀的方式除去，所以加入硝酸的目的是将亚铁离子氧化为铁离子，以便于沉淀除杂。除硝酸外，还可以使用绿色氧化剂：过氧化氢，以保证不引入杂质。用氯水氧化也是一种可行的选择，因为本流程中存在的阴离子就是氯离子。

（2）根据水泥中的成分，一般二氧化硅不溶于酸，所以沉淀A主要是二氧化硅。其溶于氢氟酸的反应为：SiO2 + 4HF === SiF4↑+ 2H2O。

（3）加热可以使生成的胶体聚沉，避免胶体的生成，易于沉淀的分离；pH为4～5时Ca2+、Mg2+不沉淀，Fe3+、Al3+沉淀，所以沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3。

Ⅱ（1）HC2O4-的水解方程式为：HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-，HC2O4-的水解平衡常数为：，所以Kh= 2×10-13。草酸为二元弱酸，电离过程分步进行，草酸的电离方程式为：H2C2O4H++HC2O4-，HC2O4-H++C2O42-；常温下将0.2mol/L的KOH溶液20mL与0.2mol/L的草酸溶液20mL混合，反应后得到草酸氢钾溶液，由于草酸氢根离子的电离平衡常数（K2）大于其水解平衡常数（Kh），所以电离占主导地位，溶液显酸性。

（2）碳酸钙溶液中钙离子浓度==5×10-5mol/L，二者混合后，钙离子浓度=×10-5mol/L，草酸钾的浓度为×10-4mol/L，混合后c(Ca2+)c(C2O42-)=，故无沉淀。碳酸钙转化为草酸钙的离子方程式为：CaCO3(s) + C2O42- (aq) CaC2O4(s) + CO32- (aq)，所以该反应的平衡常数为：。

（3）氢氧化钙和草酸等物质的量反应生成草酸钙沉淀和水，所以0.005mol/L的氢氧化钙溶液20mL与0.0012mol/L的草酸溶液20mL混合，得到的是(0.005－0.0012)÷2=0.0019mol/L的氢氧化钙溶液，其中氢氧根离子的浓度为0.0038mol/L。所以90℃下的氢离子为38×10-14÷0.0038=1×10-10mol/L，所以pH=10。