Question

碳酸钙常用作牙膏的摩擦剂．某同学设计了一种制备碳酸钙的方案，其流程图如下：（所用石灰石含有杂质SiO₂）

回答下列问题：
（1）充分煅烧110吨石灰石得到固体66吨．标准状况下生成二氧化碳的体积为     L，石灰石中碳酸钙的质量分数为     %．
（2）假设第①步反应完全进行，则第②步反应过滤后得到的不溶性滤渣的成分为      ．
（3）第③步反应一般不采用通入CO₂的主要原因是     ，相应的离子方程式为     ．
（4）CaCO₃是一种难溶液物质，25℃时其K_SP=2.8×10^-9．现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2.0×10^-4mol/L，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的物质的量浓度最小是     ．
（5）某学生用石灰石为原料，设计了另一种制备碳酸钙的实验方案，其流程图如下：

与前一方案相比较，该方案的优点是     ．

Answer 1

（每空2分，共14分）
（1）2.24×10⁷L ；  90.0 （4分）
（2）CaSiO₃ (2分)
（3）通入CO₂的量不易控制，使生成的碳酸钙在CO₂过量的条件下溶解 （2分）
CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca²⁺+2HCO₃^—­­   （2分）
（4）5.6×10⁵mol/L （2分）
（5）不需要加热，操作简单，减少来自燃料的污染（2分）

试题分析：
（1）根据碳酸钙分解：
CaCO₃ CaO  +  CO₂ ↑   △m
100           56      22.4        44
100×10⁶g           V      44×10⁶g
所以生成二氧化碳的体积为mol×22.4L/mol=2.24×10⁷L
石灰石中碳酸钙的质量分数为 ×100%=90.9%
（2）碳酸钙除了分解，还与少量杂质SiO₂发生反应：SiO₂+CaCO₃=CaSiO₃+CO₂
所以不溶液性滤渣的成分有CaSiO₃。
（3）因CO₂过量时，会继续与碳酸钙反应，CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca²⁺+2HCO₃^-（4）当溶液中Q_C≥K_SP时，形成沉淀，C（Ca²⁺）≥mol?L^-1=2.8×10^-5mol?L^-1，
等体积混合前CaCl₂溶液的物质的量浓度最小为5.6×10^-5 mol?L^-1
（5）因与前一方案相比较，可知制备过程不需要加热、操作简便等。