2023版高三一轮总复习化学鲁科版教案：第7章 课题探究4 水泥中钙元素的提取与测定

1、PAGE PAGE 4 水泥中钙元素的提取与测定水泥是一种粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好地硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。硅酸盐水泥的主要成分为硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙(3CaOAl2O3)、铁铝酸四钙(4CaOAl2O3Fe2O3)。除此之外，还有很少量的MgO、CaSO4等杂质。水泥熟料中碱性氧化物含量占60%以上，因此易溶于酸。水泥中钙元素的定性提取(1)为了提高水泥样品的酸浸率，可采取哪些措施？答案加热、增大酸液浓度、搅

2、拌、振荡、水泥粉碎等。(2)在水泥样品酸浸时，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是什么？还可使用什么试剂代替硝酸？答案加入几滴硝酸的作用是将样品中可能存在的Fe2氧化为Fe3。也可用H2O2替代硝酸，而且用H2O2符合绿色化学思想，不产生污染性气体。(3)已知：室温下，KspAl(OH)31032.9 mol4L4，KspFe(OH)31037.4 mol4L4，KspMg(OH)21010.8 mol3L3，KspCa(OH)2105.3 mol3L3。结合数据，要加碱除去杂质离子Al3、Fe3、Mg2，需调节pH为多少？(写出分析过程)答案一般情况下，离子浓度为

3、105molL1时可视为该离子已被除尽。Al3、Fe3、Mg2三种杂质离子中，Mg2完全转化为沉淀除去所需的OH浓度最大，有ceq oal(2,平)(OH)eq f(KspMgOH2,c平Mg2)eq f(1010.8,105) mol2L2105.8 mol2L2，则c平(OH)10eq f(5.8,2) molL1102.9 molL1，pOH2.9，pH142.911.1。水泥中钙元素的定量测定方法1氧化还原滴定法(国家标准实验)(1)你能尝试写出上述两步转化的离子方程式吗？答案Ca2C2Oeq oal(2,4)=CaC2O4、5CaC2O42MnOeq oal(,4)16H=5Ca21

4、0CO22Mn28H2O。(2)滴定实验的终点现象是什么？答案当滴加最后半滴KMnO4溶液时，溶液变为浅红色，且半分钟不褪色。(3)草酸钙沉淀经稀硫酸处理后，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2MnOeq oal(,4)6H5H2C2O4=2Mn210CO28H2O。若实验中称取0.40 g水泥样品，滴定时消耗了0.050 0 molL1 KMnO4溶液36.00 mL，试计算该水泥样品中钙的质量分数。(写出计算过程)答案通过关系5Ca25C2Oeq oal(2,4)2MnOeq oal(,4)可知n(Ca2)0.004 5 mol，故m(Ca2)0.18

5、 g，则水泥样品中钙的质量分数为eq f(0.18 g,0.40 g)100%45.0%。方法2固体法(1)如何判断Ca2沉淀完全？答案加入Na2CO3溶液静置，向上层清液中再加Na2CO3溶液，若无沉淀，则证明Ca2沉淀完全。(2)若称取水泥的质量为a g，实验完成后称量CaO的质量为b g，则水泥中钙元素的含量为多少？答案eq f(f(b,56)40 g,a g)100%。方法3气体法若在标准状况下，测得CO2的体积为V L，则水泥中含钙元素的质量为多少？答案eq f(V,22.4)40 g。为测定某氟化稀土样品中氟元素的质量分数，进行如下实验。利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为

6、氟化氢(低沸点酸)蒸出，再通过滴定测量，实验装置如图所示。(1)a的作用是_，d的名称是_。(2)检查装置的气密性：_。(填操作)，关闭K1，微热c，f中有气泡冒出；停止加热，导管e内形成一段稳定的水柱，说明装置的气密性良好。(3)c中加入一定体积高氯酸和m g氟化稀土样品，f中盛有滴加酚酞的NaOH溶液。加热b、c，使b中产生的水蒸气进入c。下列物质可代替高氯酸的是_(填字母)。A硝酸B盐酸C硫酸D磷酸实验中除有HF气体外，可能还有少量SiF4(易水解)气体生成。若有SiF4生成，实验结果将_(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。若观察到f中溶液红色褪去，需要向f中及时补加NaOH溶液，否则会使实验结果偏低，原因是_。(4)向馏出液中加入V1 mL c1 molL1的La(NO3)3溶液，得到LaF3沉淀，再用c2 molL1EDTA标准溶液滴定剩余的La3(La3与EDTA按11络合)，消耗EDTA标准溶液V2 mL，则氟化稀土样品中氟的质量分数为_。(5)用样品进行实验前，需要用0.084 g氟化钠代替样品进行实验，改变条件(高氯酸用量、反应温度、蒸馏时间)，测量并计算出氟元素质量，重复多次。该操作的目的是_。解析(4)氟的质量分数为eq f(319c1V1c2V2103,m)100%eq f(5.