问题: 兩道化學計算題,求過程 謝謝
30.水垢中可能含有CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2,某同学为测定水垢的组成,做了以下实验.
(1) 取5.78g水垢加入30.00mL盐酸,加热使CO2气体全部逸出,收集到CO2气体0.015mol,继续加入盐酸,仍能收集到CO2气体,则该盐酸的物质的量浓度是 mol/L;
(2) 高温灼烧5.78g 水垢至恒量,残余固体为CaO和MgO ,其质量为 2 .96g ,产生的气体被足量的澄清石灰水吸收,得到0.06 mol CaCO3沉淀,则原水垢中有无MgCO3_________ ,理由是 ; 原水垢中有无Mg(OH)2 _________ ;
(3) 水垢中CaCO3的质量分数为 % .
31.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100 g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0.1 mol/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 = x ,试求y与x的关系式。
解答:
30.(1)由关系式:CO3 2- --- CO2 --- 2H+,得:
n(H+)=2n(CO2)=0.03 mol
则:c(HCl)=0.03/(30/1000) mol/L = 1.00 mol/L
(2)得到0.06molCaCO3,则生成的CO2为0.06mol,其质量为:
m(CO2)= 0.06*44 g =2.64 g
而实际固体质量差为:m = 5.78 g - 2.96 g = 2.82 g > 2.64 g,说明失去的不单单是CO2,还有H2O,因此水垢含有Mg(OH)2,并由此可知:
m(H2O) = 2.82 g - 2.64 g = 0.18 g,n(H2O)=0.18/18 mol =0.01mol
所以n(Mg(OH)2)=n(H2O)=0.01mol,进一步计算可知,CaCO3和MgCO3的混合物质量为(假设含有MgCO3):
m混 = 5.78 g - 0.01*58 g = 5.2 g
由于CO2为0.06mol,因此CaCO3和MgCO3总共为0.06mol.设CaCO3为x mol,则MgCO3为(0.06-x)mol,然后用质量列式:
x * 100 + (0.06-x)*58 = 5.2 ;解得x = 0.041 < 0.06
说明MgCO3存在。因此两空都填有,理由如上
(3)由(2)中结果,5.78g水垢中含CaCO3物质的量为0.041mol,所以:CaCO3质量分数为:0.041*100/5.78 *100% = 70.9%
(算得结果不是整数,可能是题目本来就出成这样的吧)
31.(1)磷灰石中CO2的质量分数为6.10%,而CO2中C的质量分数为:
12/44,因此在磷灰石中:
C的质量分数为:6.10% * 12/44 = 1.66%
(2)100g磷灰石,含CaO 47.3 g,则由关系式CaO--CaSO4就可以计算:
m(CaSO4)=47.3/56*136 g = 114.87 g
(3)这问有点技巧,首先将CaSO4和Ca(H2PO4)2变形为:CaO SO3和
CaO P2O5 2H2O 即氧化物的形式,注意到两物中的Ca均来自磷灰石,而S和P则一部分来自磷灰石,一部分来自混酸,由此便可列式求解。写成氧化物的形式,便可一眼看出,CaO的物质的量等物SO3和P2O5的物质的量之和。即:
m*0.473/56 = (m*0.284/142 + (50/1000)*(0.5/2))+(m*0.035/80 + (50/1000)*0.1);解得:m = 2.91
(4)首先看原料和产物,原料中物质的量比Ca:P=3:2,而产物中物质的量之比Ca:P<1:2,说明这样生产Ca过量,有剩余,因此计算的时候之用P就可以了。题目所给为100 mol Ca3(PO4)2,即P有200 mol,而H3PO4:Ca(H2PO4)2=x:1 ,因此直接设H3PO4的物质的量为tx mol,则Ca(H2PO4)2的物质的量为t mol.(t为一参数)故由磷守恒得:tx + 2t = 200,解得,
t=200/(x+2),即Ca(H2PO4)2的物质的量为:200/(x+2)而H3PO4的物质的量为:tx=200x/(x+2),两物的总利润为y,由以上条件,不难推出:[200x/(x+2)]*a + [200/(x+2)]*b = y
(这几个题真的好麻烦啊!!做这种题主要是要静下心来,一个条件一个条件分析,就慢慢的可以做出来,当做的多了就可以熟练应用)
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