Question

石灰石的主要成份是碳酸钙，含氧化钙约 40～50%，较好的石灰石含 CaO 约 45～53%．此外还有 SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃ 及 MgO 等杂质．测定石灰石中钙的含量时将样品溶于盐酸，加入草酸铵溶液，在中性或碱性介质中生成难溶的草酸钙沉淀 （CaC₂O₄?H₂O），将所得沉淀过滤、洗净，用硫酸溶解，用标准高锰酸钾溶液滴定生成的草酸，通过钙与草酸的定量关系，间接求出钙的含量． 涉及的化学反应为：
H₂C₂O₄+MnO₄^-+H⁺→Mn²⁺+CO₂↑+H₂O（未配平）
CaC₂O₄ 沉淀颗粒细小，易沾污，难于过滤．为了得到纯净而粗大的结晶，通常在含 Ca²⁺的酸性溶液中加入饱和 （NH₄）₂C₂O₄，由于 C₂O₄^2- 浓度很低，而不能生成沉淀，此时向溶液中滴加氨水，溶液中 C₂O₄^2- 浓度慢慢增大，可以获得颗粒比较粗大的 CaC₂O₄ 沉淀．沉淀完毕后，pH应在3.5～4.5，这样可避免其他难溶钙盐析出，又不使 CaC₂O₄ 溶解度太大．
根据以上材料回答下列问题：
（1）样品溶于盐酸后得到的沉淀物主要是

 

（2）沉淀 CaC₂O₄要加入沉淀剂饱和的 （NH₄）₂C₂O₄ 溶液，为什么？

 

（3）工业中通常先用0.1%草酸铵溶液洗涤沉淀，再用冷的蒸馏水洗涤，其目的是：

 

（4）写出硫酸溶解草酸钙沉淀的离子方程式：

 

（5）若开始用去m g样品，最后滴定用去浓度为C mol/L 的KMnO₄ 溶液 v  ml，推出CaO含量与 KMnO₄的定量计算关系．ω%=

 

．

Answer 1

分析：（1）根据石灰石中的各成分与盐酸反应生成物的溶解性进行解答；
（2）因饱和的 （NH₄）₂C₂O₄ 溶液可将Ca²⁺充分反应，沉淀完全；
（3）根据草酸钙的固体溶解平衡影响因素解答；
（4）硫酸溶解草酸钙沉淀生成草酸、硫酸钙和水；
（5）根据5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2MnO₄^-计算．

解答：解：（1）将样品溶于盐酸，碳酸钙和盐酸反应生成易溶于水的氯化钙和水，氧化钙和盐酸反应生成氯化钙和水，氧化铝和盐酸反应生成易溶于水的氯化铝和水，氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水，二氧化硅和盐酸不反应，沉淀物主要是SiO₂；
故答案为：SiO₂；
（2）（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=CaC₂O₄↓+2NH₄Cl，加饱和的 （NH₄）₂C₂O₄ 溶液可将Ca²⁺充分反应，沉淀完全；
故答案为：保持较大的C₂O₄^2-离子浓度，使Ca²⁺沉淀完全；
（3）草酸钙的溶解平衡为：CaC₂O₄（s）?Ca²⁺（aq）+C₂O₄^2-（aq），用0.1%草酸铵溶液洗涤沉淀，再用冷的蒸馏水洗涤，可降低CaC₂O₄在水中的溶解度，减少沉淀的损失，降低实验误差；
故答案为：降低CaC₂O₄在水中的溶解度，减少沉淀的损失，降低实验误差；
（4）成难溶的草酸钙沉淀 为CaC₂O₄?H₂O，和硫酸混合反应生成草酸，硫酸钙和水，反应的离子方程式为：CaC₂O₄?H₂O+2H⁺=Ca²⁺+H₂C₂O₄+H₂O；
故答案为：CaC₂O₄?H₂O+2H⁺=Ca²⁺+H₂C₂O₄+H₂O；
（5）高锰酸钾与草酸发生氧化还原反应，反应的离子方程式为5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
    5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2MnO₄^-
   5mol              2mol
   n                Cmol/L×V×10^-3L
n=2.5CV×10^-3mol，则m（CaO）=2.5CV×10^-3mol×56g/mol=0.14CVg，m g样品中含氧化钙为：

0.14CV

m

或

14CV

m

%；
故答案为：

0.14CV

m

或

14CV

m

%；

点评：本题主要考查了实验操作和石灰石成分的分析，明确实验步骤和原理，是正确解答此类问题的前提，题目难度中等．