Question

工业上利用焦炭在石灰窑中燃烧放热，使石灰石分解生产CO₂。主要反应如下：

C+O₂→CO₂  ①，        CaCO₃→CO₂↑+CaO  ②

（1）含碳酸钙95%的石灰石2.0 t按②完全分解（设杂质不分解），可得标准状况下CO₂的体积为_________________m³。

（2）纯净的CaCO₃和焦炭按①②完全反应，当窑内配比率=2.2时，窑气中CO₂的最大体积分数为多少？（设空气只含N₂与O₂，且体积比为4∶1，下同）

（3）某次窑气成分如下：O₂ 0.2%，CO 0.2%，CO₂ 41.6%，其余为N₂。则此次窑内配比率为何值？

 

Answer 1

【答案】

（1）425.6 （2）44.4%（3）1.90

【解析】

试题分析：（1）根据反应②的化学方程式可知CO₂的物质的量等于CaCO₃的物质的量，所以标准状况下CO₂的体积为：2.0×95%×10⁶g÷100g/mol×22.4L/mol=425600L，即425.6m³。

（2）设n（C）=1mol，则n（CaCO₃）=2.2mol，当空气中的O₂与C完全反应时，所得窑气中CO₂体积分数最大，1molC燃烧生成1mol CO₂，2.2mol CaCO₃分解生成2.2mol CO₂，所以CO₂的体积分数=（1+2.2）÷（1+2.2+4）×100%=44.4%

（3）设窑气为100mol，则n（N₂）=100mol-41.6mol-0.2mol-0.2mol=58mol，所以反应前O₂的总量为：58mol÷4=14.5mol，参加反应的O₂为：14.5mol-0.2mol=14.3mol，2C+O₂=2CO，生成0.2mol CO需O₂ 0.1mol；C+O₂=CO₂，与C反应生成CO₂的O₂为：14.3mol-0.1mol=14.2mol，生成的CO₂为14.2mol；CaCO₃分解生成的CO₂为：41.6mol-14.2mol=27.4mol，则CaCO₃的物质的量为27.4mol，所以窑内配比率为：27.4mol：（0.2mol+14.2mol）=1.90

考点：本题考查混合物的计算。