Question

【題目】(2015·上海）氨堿法制純堿包括石灰石分解、粗鹽水精制、氨鹽水碳酸化等基本步驟。
完成下列計算：
（1）CaCO3質量分數為0.90的石灰石100 kg完成分解產生CO2 L（標準狀況）。石灰窯中，該石灰石100 kg與焦炭混合焙燒，產生CO2 29120 L（標準狀況），如果石灰石中碳酸鈣完全分解，且焦炭完全燃燒，不產生CO，則焦炭的物質的量為 mol。
（2）已知粗鹽水含MgCl2 6.80 mol/m3 ， 含CaCl2 3.00mol/m3。
向粗鹽水中加入Ca(OH)2除鎂離子：MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCl2
然后加入Na2CO3除鈣離子。處理上述粗鹽水10 m3 ， 至少需要加Na2CO3 g。
如果用碳酸化尾氣（含NH3體積分數為0.100、CO2體積分數0.040）代替碳酸鈉，發生如下反應： Ca2+ + 2NH3 + CO2 + H2O → CaCO3↓ + 2NH4+
處理上述10 m3粗鹽水至少需要通入多少L（標準狀況）碳酸化尾氣？列式計算。
（3）某氨鹽水含氯化鈉1521 kg，通入二氧化碳后析出碳酸氫鈉晶體，過濾后溶液中含氯化銨1070 kg。列式計算：
（1）過濾后溶液中氯化鈉的質量。
（2）析出的碳酸氫鈉晶體的質量。

Answer 1

【答案】
（1）20160；；400。
（2）10388；；54880。
（3）

（1） 351kg；（2）1680kg。

【解析】1. CaCO3分解的反應方程式是：CaCO3CaO+CO2↑ ， 根據方程式可知每1mol CaCO3反應會產生1mol CO2 ， 質量分數為0.90的石灰石100 kg物質的量是n(CaCO3)= (1.0×105g×0.90)÷100g/mol=900mol，則石灰石完成分解產生標準狀況下的CO2的體積是V(CO2)=nVm=900mol×22.4L/mol=20160L。石灰窯中，該石灰石100 kg與焦炭混合焙燒，產生標準狀況下CO2 29120 L，如果石灰石中碳酸鈣完全分解，且焦炭完全燃燒，不產生CO，則焦炭燃燒產生的CO2的體積是V(CO2)=V(總)-V(分解產生的CO2)= 29120 L-20160L=8960L，則其物質的量是n(CO2)= V(CO2) ÷Vm=8960L÷22.4L/mol=400mol。根據碳元素守恒，可知焦炭的物質的量與產生的物質的量CO2相等，也是400mol。
2. 10 m3粗鹽水中含有的MgCl2、CaCl2 物質的量是：n(MgCl2)= 6.80 mol/m3×10 m3=68mol；n(CaCl2)= 3.00mol/m3×10 m3=30mol。根據反應方程式MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCl2可知1mol MgCl2發生反應被除去時引入1mol CaCl2.則向粗鹽水中加入Ca(OH)2除鎂離子后得到的溶液中含有的CaCl2的物質的量是：68mol+30mol=98mol，根據反應方程式：Na2CO3+ CaCl2=CaCO3↓+2NaCl可知反應消耗Na2CO3的物質的量與CaCl2的物質的量相等，則其質量是m(Na2CO3)=nM=98mol×106g/mol=10388g。根據反應方程式Ca2+ + 2NH3 + CO2 + H2O → CaCO3↓ + 2NH4+可知反應消耗的氨氣與CO2的物質的量的比是2:1，而混合氣體中含NH3體積分數為0.100、CO2體積分數0.040，說明NH3過量，不能完全反應，應該以不足量的CO2為標準進行計算，而n(Ca2+)=n(CO2)，n(Ca2+)=98mol，則需要n(CO2)= 98mol，混合氣體的物質的量是n(混合)= 98mol÷0.04=2450mol，其在標準狀況下的體積是V(混合)=nVm= 2450mol×22.4L/mol=54880L。21教育網
3.（1）n(NaCl)(總)=m÷M=1521000g÷58. 5g/mol=26000mol，反應產生的NH4Cl的物質的量是n(NH4Cl)= m÷M=1070 000g÷53. 5g/mol=20000mol，根據氯元素守恒可知，在溶液中含有的NaCl的物質的量是n(NaCl)= n(NaCl)(總)- n(NH4Cl)= 26000mol-20000mol=6000mol，其質量是m(NaCl)=nM=6000mol×58. 5g/mol=351000g=351kg。21*cnjy*com
（2）氨鹽水中發生反應根據反應方程式：NaCl+CO2+NH3+H2O= NaHCO3↓+NH4Cl。產生的NaHCO3的物質的量與NH4Cl的物質的量相等，則析出的碳酸氫鈉晶體的質量是m(NaHCO3)=nM=20000mol×84g/mol=1680000g=1680kg。