Question

2012全国初中学生化学素质和实验能力竞赛初赛(佛山)第23题 急!!!

大理石的主要杂质是氯化钙,以下是提出大理石的实验步骤:
硝酸 A (NH4)2CO3
↓ ↓ ↓
大理石→溶解→操作Ⅱ→过滤→沉淀反应→过滤→CaCO3
↓ ↓
Fe(OH)3 滤液B
(2).溶解大理石时,用硝酸而不用硫酸的原因:______________________
(3).操作Ⅱ加入的A是足量的氨水,其目的是________________
(4).写出加(NH4)2CO3发生"沉淀反应"的化学方程式:_____________
Ps:求答案和解析(最重要的是解析,即解题思路)

Answer 1

大理石主要成分是CaCO3，而题目说主要杂质为CaCl2，则在加入HNO3时，CaCO3 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + CO2↑ + H2O，所得为CaCl2和Ca(NO3)2的混合液，当然也可能有所以HNO3。
后来经过操作II，再过滤，又得到Fe(OH)3沉淀，则说明杂质还有含Fe3+的物质，极有可能是Fe2O3（在加入HNO3后转变为Fe(NO3)3）。而A是为了将Fe3+沉淀出来要加入的试剂，考虑到降低溶液酸性就可以让Fe3+水解成Fe(OH)3沉淀，但为了不引入杂质，A最好是CaCO3。当然题目考虑到初中学生的知识水平，将其改为氨水，虽也能达到目的，但会引入NH4+杂质（Fe(NO3)3 + 3NH3·H3O = Fe(OH)3↓ + 3NH4NO3）。所以题目就干脆将其设计成得到一个铵盐滤液B。
过滤掉Fe(OH)3后，再加入(NH4)2CO3，就会将CaCl2和Ca(NO3)2转化为CaCO3沉淀，同时生成NH4Cl和NH4NO3混合溶液。

(2).溶解大理石时,用硝酸而不用硫酸的原因:因为CaCO3可以与硫酸反应生成CaSO4，CaSO4微溶于水，覆盖在CaCO3，使反应进行一段时间就停止了。
(3).操作Ⅱ加入的A是足量的氨水，其目的是：将溶液中的Fe3+沉淀完全。
(4).写出加(NH4)2CO3发生"沉淀反应"的化学方程式：CaCl2 + (NH4)2CO3 = CaCO3↓ + 2NH4Cl，Ca(NO3)2 + (NH4)2CO3 = CaCO3↓ + 2NH4NO3。

Answer 2

（2）（因为大理石与硫酸反应时会生成微溶于水的硫酸钙物质，硫酸钙覆盖在大理石的表面，阻碍反应的进一步进行，即溶解不了大理石。
（3）将大理石中的杂技铁全部转化为氢氧化铁而除去。
（4）(NH4)2CO3+Ca(NO3)2=CaCO3+2NH4NO3