Question

碳酸鈣常用作牙膏的摩擦劑．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種制備碳酸鈣的方案，其流程圖如下．（所用石灰石含有雜質(zhì)SiO₂）

回答下列問題：
（1）充分煅燒110噸石灰石得到固體66噸．標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成二氧化碳的體積為______L，石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______%．
（2）假設(shè)第①步反應(yīng)完全進(jìn)行，則第②步反應(yīng)過濾后得到的不溶液性濾渣的成分為______．
（3）第③步反應(yīng)一般不采用通入CO₂的主要原因是______，相應(yīng)的離子方程式為______．
（4）CaCO₃是一種難溶液物質(zhì)，25℃時(shí)其K_SP=2.8×10^-9．現(xiàn)將等體積的CaCl₂溶液與Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的濃度為2.0×10^-4mol/L，則生成沉淀所需CaCl₂溶液的物質(zhì)的量濃度最小是______．
（5）某生用石灰石為原料，設(shè)計(jì)了另一種制備碳酸鈣的實(shí)驗(yàn)方案，其流程圖如下

與前一方案相比較，該方案的優(yōu)點(diǎn)是______．

Answer 1

解：（1）根據(jù)碳酸鈣分解：CaCO₃ CaO+CO₂↑△m
100 56 44 44
100×10⁶g 44×10⁶ g 44×10⁶g
所以生成二氧化碳的體積為×22.4L/mol=2.24×10⁷ L，
石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 100%=90.9%
故答案為：2.24×10⁷ 90.9
（2）碳酸鈣除了分解，還與SiO₂發(fā)生反應(yīng)：SiO₂+CaCO₃ =CaSiO₃+CO₂SiO₂+CaCO₃ CaSiO₃+CO₂↑，所以SiO₂+CaCO₃ =CaSiO₃+CO₂不溶液性濾渣的成分
CaSiO₃，故答案為：CaSiO₃；
SiO₂+CaCO₃ =CaSiO₃+CO₂
（3）因CO₂過量時(shí)，會(huì)繼續(xù)與碳酸鈣反應(yīng)，
故答案為：通入CO₂的量不易控制，使生成的碳酸鈣在CO₂過量的條件下溶解；CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca²⁺+2HCO₃^-
（4）因Q_C≥K_SP時(shí)，形成沉淀，C（Ca²⁺）≥mol?L^-1=2.8×10^-5mol?L^-1，等體積混合前CaCl₂溶液的物質(zhì)的量濃度最小為5.6×10^-5 mol?L^-1，故答案為：5.6×10^-5 mol?L^-1
（5）因與前一方案相比較，可知制備過程不需要加熱、操作簡(jiǎn)便等，故答案為：不需要加熱，操作簡(jiǎn)便，減少來(lái)自燃料的污染
分析：（1）根據(jù)差量法求出石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量，然后求出二氧化碳的體積及石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）根據(jù)在高溫下碳酸鈣可以與SiO₂反應(yīng)生成難溶的CaSiO₃；
（3）根據(jù)CO₂過量時(shí)，會(huì)繼續(xù)與碳酸鈣反應(yīng)；
（4）根據(jù)Q_C＞K_SP時(shí)，形成沉淀；
（5）根據(jù)與前一方案相比較，可知制備過程不需要加熱、操作簡(jiǎn)便等．
點(diǎn)評(píng)：在解此類題時(shí)，首先分析流程圖中各步試劑的作用和反應(yīng)物生成物的成分，然后結(jié)合學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行分析．