Question

5．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(jì)算：
（1）CaCO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.90的石灰石100kg完成分解產(chǎn)生CO₂20160L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．
（2）石灰窯中，該石灰石100kg與焦炭混合焙燒，產(chǎn)生CO₂ 29120L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），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(zhì)的量為400mol．
（3）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．
（4）如果用碳酸化尾氣（含NH₃體積分?jǐn)?shù)為0.100、CO₂體積分?jǐn)?shù)0.040）代替碳酸鈉，發(fā)生如下反應(yīng)：Ca²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄⁺．處理上述10m³粗鹽水至少需要通入54880 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）碳酸化尾氣．

Answer 1

分析 （1）n（CaCO₃）=$\frac{1×1{0}^{5}g×0.90}{100g/mol}$=900mol，根據(jù)C原子守恒得n（CO₂）=n（CaCO₃）=900mol，根據(jù)V=nV_m計(jì)算二氧化碳體積；
（2）n（CaCO₃）=$\frac{1×1{0}^{5}g×0.90}{100g/mol}$=900mol，根據(jù)C原子守恒得碳酸鈣生成n（CO₂）=n（CaCO₃）=900mol，產(chǎn)生的總n（CO₂）=$\frac{29120L}{22.4L/mol}$=1300mol，則C生成的二氧化碳物質(zhì)的量為1300mol-900mol=400mol，根據(jù)C原子守恒計(jì)算焦炭物質(zhì)的量；
（3）粗鹽水10m³，則該粗鹽水中n（MgCl₂ ）=6.80mol/m³×10m³=68mol，n（CaCl₂）=3.00mol/m³×10m³=30mol，根據(jù)MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂知氯化鎂生成氯化鈣物質(zhì)的量為n（MgCl₂ ）=n（CaCl₂）=68mol，則總的n（CaCl₂）=68mol+30mol=98mol，氯化鈣和碳酸鈉反應(yīng)時(shí)以1：1反應(yīng)，則需要碳酸鈉物質(zhì)的量為98mol，根據(jù)m=nM計(jì)算碳酸鈉質(zhì)量；
（4）反應(yīng)中NH₃、CO₂按物質(zhì)的量之比2：1反應(yīng)，而碳酸化尾氣中NH₃、CO₂的物質(zhì)的量之比為0.1：0.04=2.5：1，故反應(yīng)中氨氣有剩余，根據(jù)鈣離子物質(zhì)的量計(jì)算二氧化碳的物質(zhì)的量，結(jié)合二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)計(jì)算碳酸化尾氣的體積．

解答 解：（1）n（CaCO₃）=$\frac{1×1{0}^{5}g×0.90}{100g/mol}$=900mol，根據(jù)C原子守恒得n（CO₂）=n（CaCO₃）=900mol，V（CO₂）=nV_m=900mol×22.4L/mol=20160L，
故答案為：20160；
（2）n（CaCO₃）=$\frac{1×1{0}^{5}g×0.90}{100g/mol}$=900mol，根據(jù)C原子守恒得碳酸鈣生成n（CO₂）=n（CaCO₃）=900mol，產(chǎn)生的總n（CO₂）=$\frac{29120L}{22.4L/mol}$=1300mol，則C生成的二氧化碳物質(zhì)的量為1300mol-900mol=400mol，根據(jù)C原子守恒得n（C）=n（CO₂）=400mol，故答案為：400；
（3）粗鹽水10m³，則該粗鹽水中n（MgCl₂ ）=6.80mol/m³×10m³=68mol，n（CaCl₂）=3.00mol/m³×10m³=30mol，根據(jù)MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂知氯化鎂生成氯化鈣物質(zhì)的量為n（MgCl₂ ）=n（CaCl₂）=68mol，則總的n（CaCl₂）=68mol+30mol=98mol，氯化鈣和碳酸鈉反應(yīng)時(shí)以1：1反應(yīng)，則需要碳酸鈉物質(zhì)的量為98mol，m（Na₂CO₃）=nM=98mol×106g/mol=10388g，故答案為：10388；
（4）加入的碳酸鈉除鈣離子，溶液中n（Ca²⁺）=n（Na₂CO₃）=98mol，反應(yīng)中NH₃、CO₂按物質(zhì)的量之比2：1反應(yīng)，而碳酸化尾氣中NH₃、CO₂的物質(zhì)的量之比為0.1：0.04=2.5：1，故反應(yīng)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：54880．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)方程式有關(guān)計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，明確各個(gè)物理量之間關(guān)系是解本題關(guān)鍵，注意原子守恒的靈活運(yùn)用，題目難度不大．