Question

4．單晶硅是重要的半導體材料，某廠生產的單晶硅曾用于制造我國的第一顆人造衛(wèi)星．在硅及相關產品的生產中排放的廢水中含有HCI．該廠化驗員對本廠排放廢水中HCl的質量分數進行測定：將20mL廢水（假定密度為1g/cm³）樣品置于錐形瓶中，用質量分數為1%的氫氧化鈉溶液進行中和，共用去氫氧化鈉溶液8g（假設廢水中不含其他能與氫氧化鈉溶液反應的物質）．
（1）計算該廢水中含HCl的質量分數．
（2）他用了15克廢牙膏皮（有效成分是鋁），與上述20mL廢水剛好反應，據此計算，廢牙膏皮中鋁的質量分數為多少？
（3）該廠每天產生廢水100t，若直接排放將對環(huán)境造成污染，必須進行無害
化處理后才能進行排放，現準備用氫氧化鈣粉末或氧化鈣粉末進行中和．如下表所示：

物  質	物質（或溶質）的相對分子質量	市場參考價（元/噸）
氫氧化鈣粉末	74	200
氧化鈣粉末	56	150

你將選擇CaO（寫化學式）來中和廢水中的HCl，請說明理由價格便宜．

Answer 1

分析 （1）根據用掉的氫氧化鈉的質量和對應的化學方程式計算廢水中的HCl的質量，進而求算其質量分數；
（2）根據（1）中求算的20mL廢水中HCl的質量和對應的化學方程式求算鋁的質量，進而求算對應的質量分數；
（3）根據（1）中求算的廢水中HCl的質量分數求算消耗的氫氧化鈣和氧化鈣的質量，計算污水處理的成本，進而選擇．

解答 解：
（1）設該廢水中含HCl的質量為x
HCl+NaOH=NaCl+H₂O
36.5   40
x        8g×1%
$\frac{36.5}{40}$=$\frac{x}{8g×1%}$
x=0.073g
20mL廢水（假定密度為1g/cm³）的質量為20g
該廢水中含HCl的質量分數為$\frac{0.073g}{20g}$×100%=0.365%
（2）設鋁的質量為y
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑
54    219
y     0.073g
$\frac{54}{219}$=$\frac{y}{0.073g}$
y=0.018g
廢牙膏皮中鋁的質量分數為$\frac{0.018g}{15g}$×100%=0.12%
（3）該廠每天產生廢水100tHCl的質量分數為0.365%所含的HCl的質量為100t×0.365%=0.365t
設用氫氧化鈣的質量為z
Ca（OH）₂+2HCl=CaCl₂+2H₂O
74                73
z                  0.365t
$\frac{74}{73}$=$\frac{z}{0.365t}$
z=0.37t
對應的價值為0.74t×200元/t=74元
設用氧化鈣的質量為a
CaO+2HCl=CaCl₂+H₂O
56      73
a        0.365t
$\frac{56}{73}$=$\frac{a}{0.365t}$
a=0.28t
對應的價值為0.28t×150元/t=42元
選擇氧化鈣，因為價格便宜．
答：
（1）該廢水中含HCl的質量分數為0.365%．
（2）廢牙膏皮中鋁的質量分數為0.12%．
（3）將選擇 CaO（寫化學式）來中和廢水中的HCl，理由 價格便宜．

點評 根據化學方程式計算時，第一要正確書寫化學方程式，第二要使用正確的數據，第三計算過程要完整．