Question

【题目】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2.0 t按②完全分解（设杂质不分解），可得标准状况下CO2的体积为_________________m3。

（2）纯净的CaCO3和焦炭按①②完全反应，当窑内配比率=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）

（3）某次窑气成分如下：O2 0.2%，CO 0.2%，CO2 41.6%，其余为N2。则此次窑内配比率为何值？

Answer 1

【答案】（1）425.6 （2）44.4%（3）1.90

【解析】

试题分析：（1）根据反应②的化学方程式可知CO2的物质的量等于CaCO3的物质的量，所以标准状况下CO2的体积为：2.0×95%×106g÷100g/mol×22.4L/mol=425600L，即425.6m3。

（2）设n（C）=1mol，则n（CaCO3）=2.2mol，当空气中的O2与C完全反应时，所得窑气中CO2体积分数最大，1molC燃烧生成1mol CO2，2.2mol CaCO3分解生成2.2mol CO2，所以CO2的体积分数=（1+2.2）÷（1+2.2+4）×100%=44.4%

（3）设窑气为100mol，则n（N2）=100mol-41.6mol-0.2mol-0.2mol=58mol，所以反应前O2的总量为：58mol÷4=14.5mol，参加反应的O2为：14.5mol-0.2mol=14.3mol，2C+O2=2CO，生成0.2mol CO需O2 0.1mol；C+O2=CO2，与C反应生成CO2的O2为：14.3mol-0.1mol=14.2mol，生成的CO2为14.2mol；CaCO3分解生成的CO2为：41.6mol-14.2mol=27.4mol，则CaCO3的物质的量为27.4mol，所以窑内配比率为：27.4mol：（0.2mol+14.2mol）=1.90