Question

17．醫(yī)用氯化鈣可用于生產補鈣、抗過敏和消炎等藥物．以工業(yè)碳酸鈣（含有少量Na⁺、Al³⁺、Fe³⁺等雜質）生產醫(yī)藥級二水合氯化鈣（CaCl₂•2H₂O的質量分數(shù)為97.0%～103.0%）的主要流程如下：

（1）除雜操作是加入氫氧化鈣固體，調節(jié)溶液的pH為8.0～8.5，以除去溶液中的少量Al³⁺、Fe³⁺，檢驗Fe（OH）₃是否沉淀完全的實驗操作是取少量上層清液，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，則表明Fe（OH）₃沉淀完全；
（2）酸化操作是加入鹽酸，調節(jié)溶液的pH約為4.0，其目的有：
①將溶液中的少量Ca（OH）₂轉化為CaCl₂；
②防止溶液吸收空氣中CO₂；
（3）測定樣品中Cl^-含量的方法是：
a．稱取0.7500g樣品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b．量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中；c．用0.0500mol•L^-1AgNO₃溶液滴定至終點，消耗AgNO₃溶液體積的平均值為20.00mL．
①上述測定過程中不需要用盛裝溶液潤洗的儀器有錐形瓶，若潤洗后會導致結果偏高
②計算上述樣品中CaCl₂•2H₂O的質量分數(shù)為99.9%；
③若用上述方法測定的樣品中CaCl₂•2H₂O的質量分數(shù)偏高（測定過程中產生的誤差可忽略），其可能原因有：樣品中存在少量的NaCl；少量的CaCl₂.2H₂O失水．
（4）工業(yè)上冶煉金屬鈣的方法是電解法；請寫出此冶煉的化學反應方程式CaCl₂ $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Ca+Cl₂↑．

Answer 1

分析 工業(yè)碳酸鈣加入鹽酸可完全溶解生成氯化鈣、氯化鐵以及氯化鋁等，加入試劑氫氧化鈣溶液調節(jié)溶液的pH為8.0～8.5，以除去溶液中少量的Al³⁺、Fe³⁺，然后再加鹽酸酸化，在酸性條件下蒸發(fā)結晶可得到CaCl₂•2H₂O，
（1）Fe³⁺與KSCN反應生成紅色物質Fe（SCN）₃，檢驗Fe³⁺是否存在的，選用KSCN溶液；
（2）因在除雜過程中加入了Ca（OH）₂，故加入鹽酸與溶液中的少量Ca（OH）₂反應使其轉化為CaCl₂；另Ca（OH）₂易吸收空氣中的CO₂，生成CaCO₃沉淀，故加入鹽酸還可以防止溶液吸收空氣中CO₂，Ca（OH）₂吸收空氣中的CO₂，生成CaCO₃沉淀，如果吸收大量的CO₂ 會導致最終質量分數(shù)偏低；
（3）①滴定實驗中滴定管需要用待裝液潤洗，錐形瓶不需要潤洗；
②根據(jù)到達滴定終點生成氯化銀的物質的量等于消耗的硝酸銀的物質的量這一關系求出消耗硝酸銀的物質的量，則n（AgCl）=2n（CaCl₂.2H₂O），
據(jù)此可以算出實際上的CaCl₂.2H₂O的物質的量，進而求出質量．注意溶液體積是從250mol中取25ml，所以在計算時要注意這一點；
③樣品中存在少量的NaCl，根據(jù) n（AgCl）2n（CaCl₂.2H₂O）可知，CaCl₂.2H₂O的物質的量增大．同樣若CaCl₂.2H₂O失水導致分母變小，值偏大；
（4）金屬冶煉的方法主要有：
熱分解法：對于不活潑金屬，可以直接用加熱分解的方法將金屬從其化合物中還原出來（Hg及后邊金屬）；
熱還原法：在金屬活動性順序表中處于中間位置的金屬，通常是用還原劑（C、CO、H₂、活潑金屬等）將金屬從其化合物中還原出來（Zn～Cu）；
電解法：活潑金屬較難用還原劑還原，通常采用電解熔融的金屬化合物的方法冶煉活潑金屬（K～Al）．

解答 解：（1）Fe³⁺與KSCN反應生成紅色物質Fe（SCN）₃，檢驗Fe³⁺是否存在的，選用KSCN溶液，
故答案為：取少量上層清液，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，則表明Fe（OH）₃ 沉淀完全；
（2）酸化操作是加入鹽酸，調節(jié)溶液的pH約為4.0，其目的有：將溶液中的少量Ca（OH）₂轉化為CaCl₂；③防止溶液吸收空氣中CO₂，
故答案為：將溶液中的少量Ca（OH）₂轉化為CaCl₂，防止溶液吸收空氣中CO₂；
（3）①滴定實驗中滴定管需要用待裝液潤洗，錐形瓶不需要潤洗，若潤洗會增大待測溶液中溶質量，導致消化步驟溶液體積增大，測定待測液的濃度偏高，
故答案為：錐形瓶；偏高；  
②樣品中n（Cl^-）=0.05000mol•L^-1×0.02039L×10=0.010195mol，根據(jù)n（AgCl）=2n（CaCl₂.2H₂O），則n（CaCl₂.2H₂O）=0.0050975mol，所以m（CaCl₂.2H₂O）=0.0050975mol×147g/mol=0.7493325g，則有：$\frac{0.7493225g}{0.7500g}$×100%=99.9%，
故答案為：99.9%；
③樣品中存在少量的NaCl會導致CaCl₂.2H₂O的物質的量增大．同樣若CaCl₂.2H₂O失水導致分母變小，值偏大．
故答案為：樣品中存在少量的NaCl；少量的CaCl₂.2H₂O失水；
（4）工業(yè)上冶煉金屬鈣的方法是電解熔融氯化鈣得到，反應的化學方程式為：CaCl₂ $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Ca+Cl₂↑，
故答案為：電解法； CaCl₂ $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Ca+Cl₂↑．

點評 本題考查混合物中含量的測定，涉及實驗的基本操作、實驗儀器的選擇、實驗誤差分析、混合物分離及含量測定的計算等，注意離子的檢驗方法和常見儀器的使用，樣品純度的分析要注意溶液中可能發(fā)生的反應，注意有效數(shù)字問題，題目綜合性較強，難度中等．