Question

1．制純堿包括石灰石分解、粗鹽水精制、氨鹽水碳酸化等基本步驟．
完成下列計算：
（1）CaCO₃質量分數(shù)為0.90的石灰石100kg完全分解產(chǎn)生CO₂20160L（標準狀況）．
石灰窯中，該石灰石100kg與焦炭混合焙燒，產(chǎn)生CO₂ 29120L（標準狀況），如果石灰石中碳酸鈣完全分解，且焦炭完全燃燒，不產(chǎn)生CO，則焦炭的物質的量為400mol．
（2）已知粗鹽水含MgCl₂ 6.80mol/m³，含CaCl₂ 3.00mol/m³．
向粗鹽水中加入Ca（OH）₂除鎂離子：MgCl₂+Ca（OH）₂→Mg（OH）₂↓+CaCl₂
然后加入Na₂CO₃除鈣離子．
處理上述粗鹽水10m³，至少需要加Na₂CO₃10388g．
如果用碳酸化尾氣（含NH₃體積分數(shù)為0.100、CO₂體積分數(shù)0.040）代替碳酸鈉，發(fā)生如下反應：
Ca²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O→CaCO₃↓+2NH₄⁺
處理上述10m³粗鹽水至少需要通入多少L（標準狀況）碳酸化尾氣？列式計算．
（3）某氨鹽水含氯化鈉1521kg，通入二氧化碳后析出碳酸氫鈉晶體，過濾后溶液中含氯化銨1070kg．列式計算：
①過濾后溶液中氯化鈉的質量．
②析出的碳酸氫鈉晶體的質量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)質量分數(shù)計算碳酸鈣的質量，再根據(jù)CaCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaO+CO₂↑計算二氧化碳的體積；
碳酸鈣分解產(chǎn)生二氧化碳，焦炭完全燃燒也生成二氧化碳，根據(jù)碳元素守恒計算焦炭的物質的量；
（2）加入碳酸鈉最少時，反應完畢為NaCl溶液，反應過程中氯離子物質的量不變，根據(jù)氯離子守恒：n_生成（NaCl）=2n（MgCl₂）+2n（CaCl₂ ），根據(jù)鈉離子守恒：n_生成（NaCl）=2n（Na₂CO₃ ），再根據(jù)m=nM計算Na₂CO₃ 的質量；
加入的碳酸鈉除鈣離子，溶液中n（Ca²⁺）=n（Na₂CO₃），反應中NH₃、CO₂按物質的量之比2：1反應，而碳酸化尾氣中NH₃、CO₂的物質的量之比為0.1：0.04=2.5：1，故反應中氨氣有剩余，根據(jù)鈣離子物質的量計算二氧化碳的物質的量，結合二氧化碳的體積分數(shù)計算碳酸化尾氣的體積；
（3）①根據(jù)氯離子守恒計算濾液中NaCl物質的量，再根據(jù)m=nM計算；
②根據(jù)鈉離子守恒計算生成碳酸氫鈉的物質的量，再根據(jù)m=nM計算．

解答 解：（1）碳酸鈣的質量為0.90×100kg=90Kg，即質量為90000g，設生成二氧化碳的體積為V，則：
   CaCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaO+CO₂↑
   100g        22.4
90000g           V
所以V=$\frac{90000g×22.4L}{100g}$=20160L；
碳酸鈣分解產(chǎn)生二氧化碳，焦炭完全燃燒也生成二氧化碳，根據(jù)碳元素守恒，焦炭燃燒生成的二氧化碳為29120L-20160L=8960L，焦炭與其燃燒生成的二氧化碳物質的量相等，故需要焦炭的物質的量為$\frac{8960L}{22.4L/mol}$=400mol，
故答案為：20160；400；
（2）加入碳酸鈉最少時，反應完畢為NaCl溶液，反應過程中氯離子物質的量不變，
根據(jù)氯離子守恒：n_生成（NaCl）=2n（MgCl₂）+2n（CaCl₂ ）=10m³×6.80mol/m³×2+10m³×3.00mol/m³×2=196mol，根據(jù)鈉離子守恒：n_生成（NaCl）=2n（Na₂CO₃ ），故n（Na₂CO₃ ）=$\frac{196mol}{2}$=98mol，故需要Na₂CO₃ 的最少質量為98mol×106g/mol=10388g；
加入的碳酸鈉除鈣離子，溶液中n（Ca²⁺）=n（Na₂CO₃）=98mol，反應中NH₃、CO₂按物質的量之比2：1反應，而碳酸化尾氣中NH₃、CO₂的物質的量之比為0.1：0.04=2.5：1，故反應中氨氣有剩余，根據(jù)Ca²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O→CaCO₃↓+2NH₄⁺，可知需要二氧化碳為98mol，故需要碳酸化尾氣的體積為98mol×22.4L/mol÷0.04=54880L，
故答案為：10388；54880L；
（3）反應方程式為：NaCl（飽和）+NH₃+H₂O+CO₂=NH₄Cl+NaHCO₃↓，
①原溶液中氯化鈉的物質的量為$\frac{1521×1000g}{58.5g/mol}$=26×1000mol，濾液中氯化銨的物質的量為$\frac{1070×1000g}{53.5g/mol}$=20×1000mol，根據(jù)氯離子守恒，濾液中NaCl物質的量為26×1000mol-20×1000mol=6×1000mol，則過濾后溶液中氯化鈉的質量為6×1000mol×58.5g/mol=351×1000g，即為351kg，
答：過濾后溶液中氯化鈉的質量為351kg；
②根據(jù)鈉離子守恒，生成碳酸氫鈉的物質的量為26×1000mol-6×1000mol=20×1000mol，則析出碳酸氫鈉的質量為20×1000mol×84g/mol=1680×1000g，即為1680kg，
答：析出碳酸氫鈉的質量為1680kg．

點評 本題考查混合物的有關計算，注意利用守恒法進行計算解答，側重考查學生的分析計算能力，題目過程復雜、計算量大，為易錯題目，難度中等．