Question

5．制纯碱包括石灰石分解、粗盐水精制、氨盐水碳酸化等基本步骤．完成下列计算：
（1）CaCO₃质量分数为0.90的石灰石100kg完成分解产生CO₂20160L（标准状况下）．
（2）石灰窑中，该石灰石100kg与焦炭混合焙烧，产生CO₂ 29120L（标准状况下），如果石灰石中碳酸钙完全分解，且焦炭完全燃烧，不产生CO，则焦炭的物质的量为400mol．
（3）已知粗盐水含MgCl₂ 6.80mol/m³，含CaCl₂ 3.00mol/m³．向粗盐水中加入Ca（OH）₂除镁离子：MgCl₂+Ca（OH）₂=Mg（OH）₂↓+CaCl₂，然后加入Na₂CO₃除钙离子．处理上述粗盐水10m³，至少需要加Na₂CO₃10388g．
（4）如果用碳酸化尾气（含NH₃体积分数为0.100、CO₂体积分数0.040）代替碳酸钠，发生如下反应：Ca²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄⁺．处理上述10m³粗盐水至少需要通入54880 L（标准状况下）碳酸化尾气．

Answer 1

分析 （1）n（CaCO₃）=$\frac{1×1{0}^{5}g×0.90}{100g/mol}$=900mol，根据C原子守恒得n（CO₂）=n（CaCO₃）=900mol，根据V=nV_m计算二氧化碳体积；
（2）n（CaCO₃）=$\frac{1×1{0}^{5}g×0.90}{100g/mol}$=900mol，根据C原子守恒得碳酸钙生成n（CO₂）=n（CaCO₃）=900mol，产生的总n（CO₂）=$\frac{29120L}{22.4L/mol}$=1300mol，则C生成的二氧化碳物质的量为1300mol-900mol=400mol，根据C原子守恒计算焦炭物质的量；
（3）粗盐水10m³，则该粗盐水中n（MgCl₂ ）=6.80mol/m³×10m³=68mol，n（CaCl₂）=3.00mol/m³×10m³=30mol，根据MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂知氯化镁生成氯化钙物质的量为n（MgCl₂ ）=n（CaCl₂）=68mol，则总的n（CaCl₂）=68mol+30mol=98mol，氯化钙和碳酸钠反应时以1：1反应，则需要碳酸钠物质的量为98mol，根据m=nM计算碳酸钠质量；
（4）反应中NH₃、CO₂按物质的量之比2：1反应，而碳酸化尾气中NH₃、CO₂的物质的量之比为0.1：0.04=2.5：1，故反应中氨气有剩余，根据钙离子物质的量计算二氧化碳的物质的量，结合二氧化碳的体积分数计算碳酸化尾气的体积．

解答 解：（1）n（CaCO₃）=$\frac{1×1{0}^{5}g×0.90}{100g/mol}$=900mol，根据C原子守恒得n（CO₂）=n（CaCO₃）=900mol，V（CO₂）=nV_m=900mol×22.4L/mol=20160L，
故答案为：20160；
（2）n（CaCO₃）=$\frac{1×1{0}^{5}g×0.90}{100g/mol}$=900mol，根据C原子守恒得碳酸钙生成n（CO₂）=n（CaCO₃）=900mol，产生的总n（CO₂）=$\frac{29120L}{22.4L/mol}$=1300mol，则C生成的二氧化碳物质的量为1300mol-900mol=400mol，根据C原子守恒得n（C）=n（CO₂）=400mol，故答案为：400；
（3）粗盐水10m³，则该粗盐水中n（MgCl₂ ）=6.80mol/m³×10m³=68mol，n（CaCl₂）=3.00mol/m³×10m³=30mol，根据MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂知氯化镁生成氯化钙物质的量为n（MgCl₂ ）=n（CaCl₂）=68mol，则总的n（CaCl₂）=68mol+30mol=98mol，氯化钙和碳酸钠反应时以1：1反应，则需要碳酸钠物质的量为98mol，m（Na₂CO₃）=nM=98mol×106g/mol=10388g，故答案为：10388；
（4）加入的碳酸钠除钙离子，溶液中n（Ca²⁺）=n（Na₂CO₃）=98mol，反应中NH₃、CO₂按物质的量之比2：1反应，而碳酸化尾气中NH₃、CO₂的物质的量之比为0.1：0.04=2.5：1，故反应中氨气有剩余，根据Ca²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O→CaCO₃↓+2NH₄⁺，可知需要二氧化碳为98mol，故需要碳酸化尾气的体积为98mol×22.4L/mol÷0.04=54880L，
故答案为：54880．

点评 本题考查化学方程式有关计算，为高频考点，明确各个物理量之间关系是解本题关键，注意原子守恒的灵活运用，题目难度不大．