Question

工業上利用焦炭在石灰窯中燃燒放熱，使石灰石分解生產CO₂．主要反應如下：
C+O₂→CO₂  ①，
CaCO₃→CO₂↑+CaO  ②
（1）含碳酸鈣95%的石灰石2.0t按②完全分解（設雜質不分解），可得標準狀況下CO₂的體積為____________m³．
（2）純凈的CaCO₃和焦炭混合物m g在石灰窯中完全反應，所得CO₂的物質的量范圍是______．
（3）純凈的CaCO₃和焦炭按①②完全反應，當窯內配比率=2.2時，窯氣中CO₂的最大體積分數為多少？（設空氣只含N₂與O₂，且體積比為4：1，下同）
（4）某次窯氣成分如下：O₂ 0.2%，CO 0.2%，CO₂ 41.6%，其余為N₂．則此次窯內配比率為何值？

Answer 1

【答案】分析：（1）依據CaCO₃→CO₂↑+CaO  反應，計算碳酸鈣物質的量來定量計算二氧化碳物質的量，得到標準狀況氣體的體積；
（2）依據極值計算計算得到生成二氧化碳的物質的量范圍；
（3）當空氣O₂中與C完全反應生成CO₂時所得窯氣中CO₂體積分數最大，依據化學方程式計算得到；
（4）依據化學方程式和題干條件計算個物質的物質的量，分析計算配料比；
解答：解：（1）含碳酸鈣95%的石灰石2.0t按②完全分解（設雜質不分解）碳酸鈣質量=2.0t×95%=1.9t=1900Kg，物質的量為19Kmol，CaCO₃→CO₂↑+CaO  生成二氧化碳物質的量為19Kmol，可得標準狀況下CO₂的體積=19000mol×22.4L/mol=425600L=425.6m³；
故答案為：425.6m³；
（2）純凈的CaCO₃和焦炭混合物m g在石灰窯中完全反應，依據極值計算得到，若mg碳全部反應生成二氧化碳物質的量為，若全部為碳酸鈣生成二氧化碳物質的量為，所以所得CO₂的物質的量范圍是；
故答案為：；
（3）設n（C）=1mol，n（CaCO₃）=2.2mol，當空氣O₂中與C完全反應生成CO₂時所得窯氣中CO₂體積分數最大
C+O₂=CO₂  CaCO₃=CO₂+CaO
1  1   1   2.2  2.2
CO2的體積分數=×100%=44.4%；
答：窯氣中CO₂的最大體積分數為44.4%；
（4）設窯氣為100mol，則n（N₂）=100-41.6-0.2-0.2=58mol，空氣只含N₂與O₂，且體積比為4：1，n（O₂）==14.5mol；參加反應的氧氣n（O₂）=14.5mol-0.2mol=14.3mol；
 2C+O₂=2CO        C+O₂=CO₂     CaCO₃=CO₂+CaO
 2  1   1         1  1   1      1     1
0.2 0.1 0.2     14.2 14.2 14.2 27.4    27.4
n（CaCO₃）=27.4mol，n（C）=14.4mol；
=1.90；
答：此次窯內配比為：1.90；
點評：本題考查了化學方程式的計算方法應用，極值假設，混合物質成分的計算應用，題目難度較大．