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．完成下列計算：
（1）CaCO₃質量分數為0.90的石灰石100kg完成分解產生CO₂20160L（標準狀況下）．
（2）石灰窯中，該石灰石100kg與焦炭混合焙燒，產生CO₂ 29120L（標準狀況下），如果石灰石中碳酸鈣完全分解，且焦炭完全燃燒，不產生CO，則焦炭的物質的量為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體積分數為0.100、CO₂體積分數0.040）代替碳酸鈉，發生如下反應：Ca²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O═CaCO₃↓+2NH₄⁺．處理上述10m³粗鹽水至少需要通入54880L（標準狀況下）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C原子守恒得n（CO₂）=n（CaCO₃）=900mol，根據V=nV_m計算二氧化碳體積；
（2）n（CaCO₃）=$\frac{1×1{0}^{5}g×0.90}{100g/mol}$=900mol，根據C原子守恒得碳酸鈣生成n（CO₂）=n（CaCO₃）=900mol，產生的總n（CO₂）=$\frac{29120L}{22.4L/mol}$=1300mol，則C生成的二氧化碳物質的量為1300mol-900mol=400mol，根據C原子守恒計算焦炭物質的量；
（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MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂知氯化鎂生成氯化鈣物質的量為n（MgCl₂ ）=n（CaCl₂）=68mol，則總的n（CaCl₂）=68mol+30mol=98mol，氯化鈣和碳酸鈉反應時以1：1反應，則需要碳酸鈉物質的量為98mol，根據m=nM計算碳酸鈉質量；
（4）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計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C原子守恒得碳酸鈣生成n（CO₂）=n（CaCO₃）=900mol，產生的總n（CO₂）=$\frac{29120L}{22.4L/mol}$=1300mol，則C生成的二氧化碳物質的量為1300mol-900mol=400mol，根據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MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂知氯化鎂生成氯化鈣物質的量為n（MgCl₂ ）=n（CaCl₂）=68mol，則總的n（CaCl₂）=68mol+30mol=98mol，氯化鈣和碳酸鈉反應時以1：1反應，則需要碳酸鈉物質的量為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．

點評 本題考查化學方程式有關計算，為高頻考點，明確各個物理量之間關系是解本題關鍵，注意原子守恒的靈活運用，題目難度不大．