Question

14．在石灰窑中烧制生石灰，1molCaCO₃完全分解所需要的能量，需要燃烧0.45mol炭来提供，设空气中O₂体积分数为0.21，N₂为0.79，则石灰窑产生的气体中CO₂的体积分数可能是（　　）

• A． 0.51
• B． 0.49
• C． 0.47
• D． 0.43

Answer 1

分析 若碳燃烧发生反应C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂，碳完全燃烧混合气体的物质的量不变，且有CO₂生成，若碳燃烧发生反应2C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO，碳完全燃烧混合气体的物质的量增大，由CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂ ↑，可知1molCaCO₃分解1molCO₂生成，故碳完全燃烧生成CO₂时，石灰窑产生的气体中CO₂的体积分数最大，完全燃烧生成CO时，石灰窑产生的气体中CO₂的体积分数最小，再计算石灰窑生成的气体总物质的量、含有二氧化碳物质的量，据此计算解答．

解答 解：由CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂ ↑，可知1molCaCO₃分解1molCO₂生成，
若碳完全燃烧生成CO₂时，石灰窑产生的气体中CO₂的体积分数最大，则：
        C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$ CO₂
 0.453mol  0.453mol   0.453mol
碳完全燃烧混合气体的物质的量不变，故石灰窑产生的气体的总的物质的量=1mol+$\frac{\frac{0.45mol}{0.21}}{0.21+0.79}$=3.16mol，CO₂总量为：0.45mol+1mol=1.45mol，
则CO₂的体积分数=$\frac{1.45mol}{3.16mol}$=0.46，
若完全燃烧生成CO时，石灰窑产生的气体中CO₂的体积分数最小，则：
         2C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$  2CO
 0.453mol   0.2265mol  0.45mol
故反应产生的CO₂总量为1mol，消耗0.45molO₂含有的N₂为0.2265mol×$\frac{0.79}{0.21}$=0.8519mol，石灰窑产生的气体中CO₂的体积分数=$\frac{1mol}{1mol+0.45mol+0.8519mol}$=0.43，
石灰窑产生的气体中CO₂的体积分数：0.43≤φ（CO₂）≤0.46，
故选D．

点评 本题主要考查混合物反应的计算，难度中等，是对学生运用所学化学知识综合分析和解决实际问题的能力考查，增加了学生分析问题的思维跨度，强调了学生整合知识的能力，注意利用极限法解答．