Question

（2011?上海模拟）工业上利用焦炭在石灰窑中燃烧放热，使石灰石分解生产CO₂．主要反应如下：
C+O₂→CO₂  ①，
CaCO₃→CO₂↑+CaO  ②
（1）含碳酸钙95%的石灰石2.0t按②完全分解（设杂质不分解），可得标准状况下CO₂的体积为

次空删除

425.6

m³．
（2）纯净的CaCO₃和焦炭混合物m g在石灰窑中完全反应，所得CO₂的物质的量范围是

m

100

mol＜n(CO2)＜

m

12

mol

．
（3）纯净的CaCO₃和焦炭按①②完全反应，当窑内配比率

n(CaCO3)

n(C)

=2.2时，窑气中CO₂的最大体积分数为多少？（设空气只含N₂与O₂，且体积比为4：1，下同）
（4）某次窑气成分如下：O₂ 0.2%，CO 0.2%，CO₂ 41.6%，其余为N₂．则此次窑内配比率

n(CaCO3)

n(C)

为何值？

Answer 1

分析：（1）依据CaCO₃→CO₂↑+CaO  反应，计算碳酸钙物质的量来定量计算二氧化碳物质的量，得到标准状况气体的体积；
（2）依据极值计算计算得到生成二氧化碳的物质的量范围；
（3）当空气O₂中与C完全反应生成CO₂时所得窑气中CO₂体积分数最大，依据化学方程式计算得到；
（4）依据化学方程式和题干条件计算个物质的物质的量，分析计算配料比；

解答：解：（1）含碳酸钙95%的石灰石2.0t按②完全分解（设杂质不分解）碳酸钙质量=2.0t×95%=1.9t=1900Kg，物质的量为19Kmol，CaCO₃→CO₂↑+CaO  生成二氧化碳物质的量为19Kmol，可得标准状况下CO₂的体积=19000mol×22.4L/mol=425600L=425.6m³；
故答案为：425.6m³；
（2）纯净的CaCO₃和焦炭混合物m g在石灰窑中完全反应，依据极值计算得到，若mg碳全部反应生成二氧化碳物质的量为

m

12

，若全部为碳酸钙生成二氧化碳物质的量为

m

100

，所以所得CO₂的物质的量范围是

m

100

mol＜n(CO2)＜

m

12

mol；
故答案为：

m

100

mol＜n(CO2)＜

m

12

mol；
（3）设n（C）=1mol，n（CaCO₃）=2.2mol，当空气O₂中与C完全反应生成CO₂时所得窑气中CO₂体积分数最大
C+O₂=CO₂  CaCO₃=CO₂+CaO
1  1   1   2.2  2.2
CO2的体积分数=

1+2.2

1+2.2+4

×100%=44.4%；
答：窑气中CO₂的最大体积分数为44.4%；
（4）设窑气为100mol，则n（N₂）=100-41.6-0.2-0.2=58mol，空气只含N₂与O₂，且体积比为4：1，n（O₂）=

58

4

=14.5mol；参加反应的氧气n（O₂）=14.5mol-0.2mol=14.3mol；
 2C+O₂=2CO        C+O₂=CO₂     CaCO₃=CO₂+CaO
 2  1   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；

n(CaCO3)

n(C)

=1.90；
答：此次窑内配比为：1.90；

点评：本题考查了化学方程式的计算方法应用，极值假设，混合物质成分的计算应用，题目难度较大．