Question

醫用氯化鈣可用于補鈣、抗過敏和消炎等，以工業碳酸鈣（含少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等雜質）生產醫用二水合氯化鈣工藝流程為：

已知：查閱資料得知氫氧化物沉淀時的pH為：

氫氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3
開始沉淀時的pH	2.3	4.0	開始溶解：7.8
完全沉淀時的pH	3.7	5.2	完全溶解：10.8

 
（1）CaCO₃與鹽酸反應的離子方程式                                       。
（2）除雜操作是加入氫氧化鈣，調節溶液的pH為                 ，目的是除去溶液中少量的Al^3＋、Fe^3＋。檢驗Fe(OH)₃是否沉淀完全的實驗操作是                 
                                                                。
（3）過濾時需用的玻璃儀器有              。濾渣主要成分的化學式           。
（4）酸化時加鹽酸的目的為：①                                  ，②防止Ca²⁺ 在蒸發時發生水解。
（5）為什么蒸發結晶要保持在160℃：                                       。
（6）測定晶體樣品的純度：若用一定濃度的AgNO₃溶液滴定一定質量的晶體樣品，所測樣品中CaCl₂ ·2H₂O的質量分數偏高（忽略其它實驗誤差），可能的原因之一為                                     。

Answer 1

（16分，每空2分）
（1）CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O
（2）5.2~7.8（或之間的任意值、5.2≤pH<7.8）     靜置，取少量上層清液于小試管中，滴加KSCN溶液，若不顯紅色，則Fe(OH)₃沉淀完全；反之，則Fe(OH)₃沉淀不完全
（3) 燒杯、玻璃棒、普通漏斗         Fe(OH)₃、Al(OH)₃
（4）除去過量的氫氧化鈣（或防止氫氧化鈣吸收空氣中的二氧化碳，防止鈣離子水解等，合理則給分）
（5）溫度太高CaCl₂ ·2H₂O會失水
（6） Na⁺沒除去析出NaCl，導致測定結果偏高（或少量CaCl₂ ·2H₂O失水）

解析試題分析：（1）鹽酸是強酸，酸性比碳酸強，則難溶于水的碳酸鈣易溶于鹽酸，生成可溶性的氯化鈣、二氧化碳氣體和水，將易溶且易電離的化合物改寫成離子形式，其余物質都保留化學式，刪去實際上未反應的離子，則該反應為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；（2）根據表中氫氧化物完全沉淀時的pH可知，除去溶液中少量鐵離子和鋁離子應使溶液pH介于5.2～7.8之間或者5.2≤pH<7.8，低于3.7時鐵離子不能完全變為氫氧化鐵沉淀，低于5.2時鋁離子不能完全變為氫氧化鋁沉淀，高于7.8時，氫氧化鋁開始變為偏鋁酸根離子，溶液又引入新的雜質；檢驗氫氧化鐵是否沉淀的方法就是檢驗溶液中是否存在鐵離子，由于鐵離子遇KSCN溶液變紅的特征反應，通常設計的實驗方案為：靜置，取少量上層清液于小試管中，滴加KSCN溶液，若不顯紅色，則Fe(OH)₃沉淀完全，反之，則Fe(OH)₃沉淀不完全；（3）過濾屬于化學實驗基本操作，也是混合物分離與提純的常用方法，主要使用燒杯、玻璃棒、普通漏斗等儀器；當溶液pH介于5.2～7.8之間時，鐵離子、鋁離子完全變為氫氧化鐵沉淀、氫氧化鋁沉淀，則過濾所得濾渣的成分為Fe(OH)₃、Al(OH)₃；（4）氫氧化鈣是除雜試劑，除雜試劑一定過量，氫氧化鈣是強堿，由于目標產物是氯化鈣，則酸化時加入鹽酸的目的是除去過量的氫氧化鈣，將其轉化為氯化鈣，防止氫氧化鈣吸收空氣中的二氧化碳，且過量的鹽酸受熱易揮發逸出（逸出的氯化氫氣體可循環利用），不能加硝酸或硫酸酸化，因為它們除去舊雜質時會引入硝酸根離子或硫酸根離子等新雜質；（5）結晶水化合物受熱可能失去結晶水，蒸發結晶要控制溫度在160℃的原因是，溫度太高，二水合氯化鈣會失去結晶水；（6）滴定原理為：Ag⁺+Cl^－=AgCl↓，若氯離子的物質的量偏大，則測定結果偏高；酸化后所得溶液主要含有氯化鈣、氯化鈉、氯化氫，蒸發結晶時逸出氯化氫，但是沒有除去鈉離子，則所得晶體是二水合氯化鈣和氯化鈉的混合物，氯元素的質量分數：CaCl₂>NaCl> CaCl₂?H₂O >CaCl₂?2H₂O，因此晶體樣品中含有NaCl或二水合氯化鈣失去全部或部分結晶水得到的CaCl₂或CaCl₂?H₂O，都能導致所含氯元素的質量分數偏高，則所測樣品二水合氯化鈣的質量分數偏高。
考點：考查有關物質制備的化學工藝流程推斷題，涉及主要流程中離子方程式、控制溶液pH除去雜質金屬陽離子、檢驗鐵離子是否沉淀完全的方案、過濾所用儀器、濾渣成分、酸化的目的、控制溫度的原因、樣品純度測定結果偏高的原因等。