Question

碳酸钙常用作牙膏的摩擦剂．某同学设计了一种制备碳酸钙的方案，其流程图如下．（所用石灰石含有杂质SiO₂）

回答下列问题：
（1）充分煅烧110吨石灰石得到固体66吨．标准状况下生成二氧化碳的体积为______L，石灰石中碳酸钙的质量分数为______%．
（2）假设第①步反应完全进行，则第②步反应过滤后得到的不溶液性滤渣的成分为______．
（3）第③步反应一般不采用通入CO₂的主要原因是______，相应的离子方程式为______．
（4）CaCO₃是一种难溶液物质，25℃时其K_SP=2.8×10^-9．现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2.0×10^-4mol/L，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的物质的量浓度最小是______．
（5）某生用石灰石为原料，设计了另一种制备碳酸钙的实验方案，其流程图如下

与前一方案相比较，该方案的优点是______．

Answer 1

解：（1）根据碳酸钙分解：CaCO₃ CaO+CO₂↑△m
100 56 44 44
100×10⁶g 44×10⁶ g 44×10⁶g
所以生成二氧化碳的体积为×22.4L/mol=2.24×10⁷ L，
石灰石中碳酸钙的质量分数为 100%=90.9%
故答案为：2.24×10⁷ 90.9
（2）碳酸钙除了分解，还与SiO₂发生反应：SiO₂+CaCO₃ =CaSiO₃+CO₂SiO₂+CaCO₃ CaSiO₃+CO₂↑，所以SiO₂+CaCO₃ =CaSiO₃+CO₂不溶液性滤渣的成分
CaSiO₃，故答案为：CaSiO₃；
SiO₂+CaCO₃ =CaSiO₃+CO₂
（3）因CO₂过量时，会继续与碳酸钙反应，
故答案为：通入CO₂的量不易控制，使生成的碳酸钙在CO₂过量的条件下溶解；CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca²⁺+2HCO₃^-
（4）因Q_C≥K_SP时，形成沉淀，C（Ca²⁺）≥mol?L^-1=2.8×10^-5mol?L^-1，等体积混合前CaCl₂溶液的物质的量浓度最小为5.6×10^-5 mol?L^-1，故答案为：5.6×10^-5 mol?L^-1
（5）因与前一方案相比较，可知制备过程不需要加热、操作简便等，故答案为：不需要加热，操作简便，减少来自燃料的污染
分析：（1）根据差量法求出石灰石中碳酸钙的质量，然后求出二氧化碳的体积及石灰石中碳酸钙的质量分数；
（2）根据在高温下碳酸钙可以与SiO₂反应生成难溶的CaSiO₃；
（3）根据CO₂过量时，会继续与碳酸钙反应；
（4）根据Q_C＞K_SP时，形成沉淀；
（5）根据与前一方案相比较，可知制备过程不需要加热、操作简便等．
点评：在解此类题时，首先分析流程图中各步试剂的作用和反应物生成物的成分，然后结合学过的知识进行分析．