Question

4．单晶硅是重要的半导体材料，某厂生产的单晶硅曾用于制造我国的第一颗人造卫星．在硅及相关产品的生产中排放的废水中含有HCI．该厂化验员对本厂排放废水中HCl的质量分数进行测定：将20mL废水（假定密度为1g/cm³）样品置于锥形瓶中，用质量分数为1%的氢氧化钠溶液进行中和，共用去氢氧化钠溶液8g（假设废水中不含其他能与氢氧化钠溶液反应的物质）．
（1）计算该废水中含HCl的质量分数．
（2）他用了15克废牙膏皮（有效成分是铝），与上述20mL废水刚好反应，据此计算，废牙膏皮中铝的质量分数为多少？
（3）该厂每天产生废水100t，若直接排放将对环境造成污染，必须进行无害
化处理后才能进行排放，现准备用氢氧化钙粉末或氧化钙粉末进行中和．如下表所示：

物  质	物质（或溶质）的相对分子质量	市场参考价（元/吨）
氢氧化钙粉末	74	200
氧化钙粉末	56	150

你将选择CaO（写化学式）来中和废水中的HCl，请说明理由价格便宜．

Answer 1

分析 （1）根据用掉的氢氧化钠的质量和对应的化学方程式计算废水中的HCl的质量，进而求算其质量分数；
（2）根据（1）中求算的20mL废水中HCl的质量和对应的化学方程式求算铝的质量，进而求算对应的质量分数；
（3）根据（1）中求算的废水中HCl的质量分数求算消耗的氢氧化钙和氧化钙的质量，计算污水处理的成本，进而选择．

解答 解：
（1）设该废水中含HCl的质量为x
HCl+NaOH=NaCl+H₂O
36.5   40
x        8g×1%
$\frac{36.5}{40}$=$\frac{x}{8g×1%}$
x=0.073g
20mL废水（假定密度为1g/cm³）的质量为20g
该废水中含HCl的质量分数为$\frac{0.073g}{20g}$×100%=0.365%
（2）设铝的质量为y
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑
54    219
y     0.073g
$\frac{54}{219}$=$\frac{y}{0.073g}$
y=0.018g
废牙膏皮中铝的质量分数为$\frac{0.018g}{15g}$×100%=0.12%
（3）该厂每天产生废水100tHCl的质量分数为0.365%所含的HCl的质量为100t×0.365%=0.365t
设用氢氧化钙的质量为z
Ca（OH）₂+2HCl=CaCl₂+2H₂O
74                73
z                  0.365t
$\frac{74}{73}$=$\frac{z}{0.365t}$
z=0.37t
对应的价值为0.74t×200元/t=74元
设用氧化钙的质量为a
CaO+2HCl=CaCl₂+H₂O
56      73
a        0.365t
$\frac{56}{73}$=$\frac{a}{0.365t}$
a=0.28t
对应的价值为0.28t×150元/t=42元
选择氧化钙，因为价格便宜．
答：
（1）该废水中含HCl的质量分数为0.365%．
（2）废牙膏皮中铝的质量分数为0.12%．
（3）将选择 CaO（写化学式）来中和废水中的HCl，理由 价格便宜．

点评 根据化学方程式计算时，第一要正确书写化学方程式，第二要使用正确的数据，第三计算过程要完整．