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(2013?普陀区二模)食品添加剂碳酸钙为极细白色粉末,该产品可作面粉处理剂、膨松剂、稳定剂和食品工业用加工助剂.某实验探究小组利用石灰石为原料,设计了如下两个流程得到碳酸钙粉末.

①生石灰的化学式是
CaO
CaO
,流程一中加入的“A”可以是CO2,这样做的优点是
利用碳酸钙分解得到的产物,节省了原料
利用碳酸钙分解得到的产物,节省了原料

②写出石灰石与盐酸发生的主要化学方程式
2HCl+CaCO3=CaCl2+CO2↑+H2O
2HCl+CaCO3=CaCl2+CO2↑+H2O
;写出以上流程中属于化合反应的化学方程式
CaO+H2O═Ca(OH)2
CaO+H2O═Ca(OH)2

③若石灰石中所含碳酸钙的纯度为90%,取用100g该石灰石则所含碳酸钙的物质的量为多少摩尔?用盐酸溶解上述石灰石,理论上所用盐酸含HCl的物质的量至少为多少摩尔?
请列式计算,写出计算过程:计算碳酸钙物质的量
100g×90%
100g/mol
=0.9mol
100g×90%
100g/mol
=0.9mol
计算HCl的物质的量
④“流程一”中生石灰加一定量的水得到熟石灰乳,而不是得到澄清石灰水,这样做的理由是
得到的石灰乳体积较小,有利于实验进行
得到的石灰乳体积较小,有利于实验进行

为判断熟石灰是否完全转化,实验的方法可以是取反应过程中少量样品进行如下实验:
实验药品及操作 实验现象 结论
加水溶解再滴加酚酞
加水溶解再滴加酚酞
溶液不变红
溶液不变红
熟石灰已完全转化
⑤“流程二”中有两次过滤,第一次过滤的目的是
去除不溶于盐酸的杂质,提高碳酸钙的纯度
去除不溶于盐酸的杂质,提高碳酸钙的纯度

过滤后发现滤液仍有一些浑浊,而过滤器经检查发现完好,此时应该进行的操作是
再次过滤
再次过滤

⑥若要得到食品级碳酸钙,上述两个流程中,应该倾向利用
流程二
流程二
(填“流程一”“流程二”)进行生产.
分析:①依据生石灰的化学式回答,并依据反应流程和石灰石煅烧的反应原理分析;
②依据石灰石与稀盐酸反应原理书写方程式,并分析流程中发生的化学反应,化合反应是生成一种物质的反应;
③依据石灰石的质量求出碳酸钙的质量,再计算其物质的量,并依据方程式以及碳酸钙的物质的量计算盐酸的物质的量;
④根据反应流程和操作分析解答;并据熟石灰溶于水显碱性及碳酸钙不溶于水设计实验进行分析;
⑤第一次过滤的目的是去除不溶于盐酸的杂质,提高所制取的碳酸钙的纯度;过滤后发现滤液仍有一些浑浊,应再次过滤;
⑥根据两个反应流程所得碳酸钙的纯度分析判断.
解答:解:①生石灰的化学式是CaO,石灰石煅烧生成二氧化碳,可以通入熟石灰与之反应,节省了原料;
②石灰石与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,方程式是2HCl+CaCO3=CaCl2+CO2↑+H2O;
流程一中石灰石高温分解生成氧化钙和二氧化碳,属于分解反应;生石灰和水反应生成氢氧化钙,属于化合反应;熟石灰可与二氧化碳反应生成碳酸钙和水,不属于基本反应类型;流程二:石灰石与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,属于复分解反应;氯化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙和氯化钠也属于分解反应;
③100g石灰石所含碳酸钙的质量是100g×90%=90g,则其物质的量为
100g×90%
100g/mol
=0.9mol;
设理论上所用盐酸含HCl的物质的量至少为x
2HCl+CaCO3=CaCl2+CO2↑+H2O
2     1
x    0.9mol
2
x
=
1
0.9mol

x=1.8mol
答:理论上所用盐酸含HCl的物质的量至少为1.8mol.
④“流程一”中生石灰加一定量的水得到熟石灰乳,而不是得到澄清石灰水,这样做的目的是得到的石灰乳体积较小,有利于实验进行;
熟石灰溶于水显碱性,碳酸钙不溶于水,故可取少量样品滴加酚酞,根据实验结论:熟石灰已完全转化,所以固体中没有熟石灰,酚酞不变色;
⑤第一次过滤的目的是去除不溶于盐酸的杂质,提高所制取的碳酸钙的纯度;过滤后发现滤液仍有一些浑浊,应再次过滤,提高所得滤液的纯度;
⑥要得到食品级碳酸钙,则碳酸钙的纯度要较高,流程一石灰石中的杂质未除去,所得碳酸钙纯度不如流程二所得碳酸钙的纯度高,故倾向于利用流程二制取碳酸钙;    
故答案为:①CaO;利用碳酸钙分解得到的产物,节省了原料;
②2HCl+CaCO3=CaCl2+CO2↑+H2O;CaO+H2O═Ca(OH)2
100g×90%
100g/mol
=0.9mol;
设理论上所用盐酸含HCl的物质的量至少为x
2HCl+CaCO3=CaCl2+CO2↑+H2O
2     1
x    0.9mol
2
x
=
1
0.9mol

x=1.8mol
答:理论上所用盐酸含HCl的物质的量至少为1.8mol.
④得到的石灰乳体积较小,有利于实验进行;
实验药品及操作 实验现象 结论
加水溶解再滴加酚酞 溶液不变红 熟石灰已完全转化
⑤去除不溶于盐酸的杂质,提高碳酸钙的纯度;再次过滤;
⑥流程二.
点评:本题通过实验流程的形式考查了学生对物质的分离、实验设计、碳酸钙和氧化钙、氢氧化钙之间的相互转化等知识,有一定难度,掌握相关知识且能结合具体情景才能正确解答.
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