Question

【題目】實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(yīng)后過(guò)濾。

沉淀：向?yàn)V液中補(bǔ)充氨水，通入CO2，反應(yīng)一段時(shí)間。

分離：過(guò)濾、洗滌、干燥得高純CaCO3。

（1）溶解時(shí)，CaCO3、Fe2O3分別與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____、_____。判斷樣品已完全反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_____。

（2）除鐵時(shí)，選用Ca（OH）2而不選用NaOH，其主要原因是Ca（OH）2價(jià)格低且來(lái)源廣、_____、_____；過(guò)濾所得濾渣的主要成分為_____。

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

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

（5）該實(shí)驗(yàn)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(xiě)出計(jì)算過(guò)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(wú)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(shí)，CaCO3、Fe2O3分別與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為： CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑、Fe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O；判斷樣品已完全反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：加入鹽酸，無(wú)氣體生成。

（2）除鐵時(shí)，選用Ca(OH)2而不選用NaOH，氫氧化鈣和氫氧化鈉相比，價(jià)格低，來(lái)源廣，且堿性弱，另外由于最終要制取碳酸鈣，如果用NaOH會(huì)帶進(jìn)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(jià)格低且來(lái)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(guò)濾過(guò)程中除去的是鐵元素對(duì)應(yīng)的化合物，第一步反應(yīng)生成氯化鐵，這一步又加入Ca(OH)2，反應(yīng)中應(yīng)該生成氫氧化鐵，且其難溶于水，所以過(guò)濾所得濾渣的主要成分為：氫氧化鐵。

（3）沉淀時(shí)，其他條件相同，反應(yīng)溫度對(duì)CaCO3產(chǎn)率的影響圖中高于35℃時(shí)，CaCO3產(chǎn)率下降，因?yàn)闅怏w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(shí)，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(gè)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(guò)濾所得濾液中加入Ca(OH)2并加熱，則可回收NH3。

（5）開(kāi)始二氧化碳是生成物，后來(lái)是反應(yīng)物，所以該實(shí)驗(yàn)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。