Question

5．工業(yè)上利用焦炭在石灰窯中燃燒放熱，使石灰石分解生產(chǎn)CO₂．主要反應(yīng)如下：
C+O₂→CO₂①，CaCO₃→CO₂↑+CaO  ②
（1）含碳酸鈣95%的石灰石2.0t按②完全分解（設(shè)雜質(zhì)不分解），可得標準狀況下CO₂的體積為425.6m³m³．
（2）純凈的CaCO₃和焦炭按①②完全反應(yīng)，當窯內(nèi)配比率$\frac{{n（CaC{O_3}）}}{n（C）}$=2.2時，窯氣中CO₂的最大體積分數(shù)為多少？（設(shè)空氣只含N₂與O₂，且體積比為4：1，下同）
（3）某次窯氣成分如下：O₂ 0.2%，CO 0.2%，CO₂ 41.6%，其余為N₂．則此次窯內(nèi)配比率$\frac{{n（CaC{O_3}）}}{n（C）}$為何值？

Answer 1

分析 （1）依據(jù)CaCO₃→CO₂↑+CaO 反應(yīng)，計算碳酸鈣物質(zhì)的量來定量計算二氧化碳物質(zhì)的量，得到標準狀況氣體的體積；
（2）當空氣O₂中與C完全反應(yīng)生成CO₂時所得窯氣中CO₂體積分數(shù)最大，依據(jù)化學(xué)方程式計算得到；
（3）依據(jù)化學(xué)方程式和題干條件計算個物質(zhì)的物質(zhì)的量，分析計算配料比．

解答 解：（1）含碳酸鈣95%的石灰石2.0t按②完全分解（設(shè)雜質(zhì)不分解）碳酸鈣質(zhì)量=2.0t×95%=1.9t=1900Kg，物質(zhì)的量為19Kmol，CaCO₃→CO₂↑+CaO 生成二氧化碳物質(zhì)的量為19Kmol，可得標準狀況下CO₂的體積=19000mol×22.4L/mol=425600L=425.6m³；
故答案為：425.6m³；
（2）設(shè)n（C）=1mol，n（CaCO₃）=2.2mol，當空氣O₂中與C完全反應(yīng)生成CO₂時所得窯氣中CO₂體積分數(shù)最大
C+O₂=CO₂       CaCO₃=CO₂+CaO
1    1    1            2.2      2.2
CO₂的體積分數(shù)=$\frac{1+2.2}{1+2.2+4}$×100%=44.4%；
答：窯氣中CO₂的最大體積分數(shù)為44.4%；
（3）設(shè)窯氣為100mol，則n（N₂）=100-41.6-0.2-0.2=58mol，空氣只含N₂與O₂，且體積比為4：1，n（O₂）=$\frac{58}{4}$=14.5mol；參加反應(yīng)的氧氣n（O₂）=14.5mol-0.2mol=14.3mol；
2C+O₂=2CO     C+O₂=CO₂       CaCO₃=CO₂+CaO
2      1      2       1     1     1          1        1          1
0.2 0.1   0.2    14.2  14.2 14.2     27.4      27.4
n（CaCO₃）=27.4mol，n（C）=14.4mol；
$\frac{n（CaC{O}_{3}）}{n（C）}$=1.90；
答：此次窯內(nèi)配比為：1.90．

點評 本題考查了化學(xué)方程式的計算方法應(yīng)用、混合物質(zhì)成分的計算應(yīng)用，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計算能力，注意把握反應(yīng)的方程式以及各物質(zhì)之間的關(guān)系．