Question

磷灰石是生产磷肥的原料，它的组成可以看作是Ca₃（PO₄）₂、CaF₂、CaSO₄、CaCO₃、SiO₂的混合物，部分元素的分析结果如下（各元素均以氧化物形式表示）：

成分	CaO	P2O5	SO3	CO2
质量分数（%）	47.30	28.40	3.50	6.10

（1）磷灰石中，碳元素的质量分数为

 

%（保留两位小数）．
（2）取100g磷灰石粉末，加入足量的浓硫酸，并加热，钙元素全部以CaSO₄的形式存在，可以得到CaSO₄

 

g（保留两位小数）．
（3）取m g 磷灰石粉末，用50.00mL混酸溶液（磷酸为0.5mol/L、硫酸为0.1mol/L）与其反应，结果Ca、S、P元素全部以CaSO₄和Ca（H₂PO₄）₂的形式存在，求m的值．
（4）若工厂用磷灰石中Ca₃（PO₄）₂为原料同时生产H₃PO₄和Ca（H₂PO₄）₂，市场上1mol H₃PO₄的利润是a元，1mol Ca（H₂PO₄）₂的利润是b元．由100mol原料Ca₃（PO₄）₂制得的二种产品的利润共为y元，产品H₃PO₄和Ca（H₂PO₄）₂的物质的量之比

n[H3PO4]

n[Ca(H2PO4)]2

=x，试求y与x的关系式．

Answer 1

考点：元素质量分数的计算,化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）磷灰石中碳元素的质量分数=二氧化碳质量分数×二氧化碳中碳元素质量分数；
（2）根据钙元素守恒计算；
（3）用m表示出磷灰石中Ca、S、P元素物质的量，计算出磷酸中P元素物质的量、硫酸中S元素物质的量，结合化学式可知n（Ca）=n（S）+

1

2

n（P），据此列方程解答；
（4）原料Ca₃（PO₄）₂中n（Ca）：n（P）=3：2，产品为H₃PO₄和Ca（H₂PO₄）₂，样品中Ca元素没有全部利用，P元素全部利用，根据P元素守恒：n（H₃PO₄）+2n[Ca（H₂PO₄）₂]=100mol×2=200 mol，再结合

n[H3PO4]

n[Ca(H2PO4)]2

=x计算出n（H₃PO₄）、n[Ca（H₂PO₄）₂]，而y=a×n（H₃PO₄）+b×n[Ca（H₂PO₄） ₂]，据此计算．

解答： 解：（1）磷灰石中碳元素的质量分数=6.10%×

12

44

=1.66%，故答案为：1.66%；
（2）100g磷灰石粉末中Ca元素质量=100g×47.3%×

40

56

，钙元素全部以CaSO₄的形式存在，根据Ca元素守恒可知，可以得到CaSO₄的质量=

100g×47.3%× 40 56

40 136

=114.87g，
故答案为：114.87；
（3）mg磷灰石中Ca元素物质的量=mg×47.3%÷56g/mol=0.00845m mol，S元素物质的量=mg×3.5%÷80g/mol=0.00044m mol，P元素物质的量=mg×28.4%×

62

142

÷31g/mol=0.004m mol，
磷酸中P元素物质的量=0.05L×0.5mol/L=0.025mol，硫酸中S元素质量=0.05L×0.1mol/L=0.005mol，
由化学式可知，n（Ca）=n（S）+

1

2

n（P），故0.00845m=（0.00044m+0.005）+（0.004m+0.025）×

1

2

，
解得m=2.91，
答：m的值为2.91；
（4）原料Ca₃（PO₄）₂中n（Ca）：n（P）=3：2，产品为H₃PO₄和Ca（H₂PO₄）₂，样品中Ca元素没有全部利用，P元素全部利用，根据P元素守恒：n（H₃PO₄）+2n[Ca（H₂PO₄）₂]=100mol×2=200 mol，而

n[H3PO4]

n[Ca(H2PO4)]2

=x，所以n（H₃PO₄）=

200x

x+2

、n[Ca（H₂PO）₂]=

200

x+2

，所以y=a×n（H₃PO₄）+b×n[Ca（H₂PO₄） ₂]=

(200ax+200b)

2+x

，
答：y与x的关系式为：y=

(200ax+200b)

2+x

．

点评：本题考查质量分数计算、混合物计算等，利用守恒进行计算，（4）中关键明确Ca元素没有全部利用，P元素全部利用，题目计算量很大，为易错题目．