Question

【題目】實驗室以某石灰石（含少量Fe2O3）為原料制備高純CaCO3的步驟如下。

溶解：向石灰石樣品中加入適量鹽酸，至反應完全。

除鐵：加入氨水調(diào)節(jié)pH，然后加入適量Ca（OH）2，充分反應后過濾。

沉淀：向濾液中補充氨水，通入CO2，反應一段時間。

分離：過濾、洗滌、干燥得高純CaCO3。

（1）溶解時，CaCO3、Fe2O3分別與鹽酸反應的化學方程式為_____、_____。判斷樣品已完全反應的實驗現(xiàn)象是_____。

（2）除鐵時，選用Ca（OH）2而不選用NaOH，其主要原因是Ca（OH）2價格低且來源廣、_____、_____；過濾所得濾渣的主要成分為_____。

（3）沉淀時，其他條件相同，反應溫度對CaCO3產(chǎn)率的影響如圖。高于35℃時，CaCO3產(chǎn)率下降的主要原因是_____、_____。（已知：×100%）

（4）分離時，若向過濾所得濾液中加入_____ （填化學式）并加熱，則可回收NH3。

（5）該實驗中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有H2O和_____。

（6）石灰廠煅燒石灰石生產(chǎn)CaO，若要得到28t CaO，則至少需要含CaCO3 90%的石灰石____噸。（寫出計算過程，保留一位小數(shù)。）

Answer 1

【答案】CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑ Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O 加入鹽酸，無氣體生成 堿性弱 不引入新的雜質(zhì) 氫氧化鐵 氨水濃度降低 二氧化碳溶解能力降低 Ca（OH）2 CO2 55.6

【解析】

（1）溶解時，CaCO3、Fe2O3分別與鹽酸反應的化學方程式為： CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑、Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O；判斷樣品已完全反應的實驗現(xiàn)象是：加入鹽酸，無氣體生成。

（2）除鐵時，選用Ca(OH)2而不選用NaOH，氫氧化鈣和氫氧化鈉相比，價格低，來源廣，且堿性弱，另外由于最終要制取碳酸鈣，如果用NaOH會帶進鈉離子，而Ca(OH)2不引入新的雜質(zhì)，所以選Ca(OH)2而不選用NaOH其主要原因是：Ca(OH)2價格低且來源廣、堿性弱、不引入新的雜質(zhì)；根據(jù)濾液最終轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，可知過濾過程中除去的是鐵元素對應的化合物，第一步反應生成氯化鐵，這一步又加入Ca(OH)2，反應中應該生成氫氧化鐵，且其難溶于水，所以過濾所得濾渣的主要成分為：氫氧化鐵。

（3）沉淀時，其他條件相同，反應溫度對CaCO3產(chǎn)率的影響圖中高于35℃時，CaCO3產(chǎn)率下降，因為氣體的溶解度隨溫度升高而下降，所以主要原因是：氨水濃度降低、二氧化碳溶解能力降低。

（4）分離時，所得濾液中含有氯化銨，由于銨根離子遇到可溶性堿生成氨氣，可以選擇加入堿，由于整個流程制備碳酸鈣，加入氫氧化鈣便于后期綜合回收利用，所以向過濾所得濾液中加入Ca(OH)2并加熱，則可回收NH3。

（5）開始二氧化碳是生成物，后來是反應物，所以該實驗中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有除H2O外，還有：CO2。

（6）解：設(shè)若要得到28t CaO，則至少需要含CaCO3 90%的石灰石的質(zhì)量為x

X=55.6t

答：至少需要含CaCO3 90%的石灰石的質(zhì)量為55.6 t。