Question

食品添加剂碳酸钙为极细白色粉末，该产品可作面粉处理剂、膨松剂、稳定剂和食品工业用加工助剂．某实验探究小组利用石灰石为原料，设计了如下两个流程得到碳酸钙粉末．

①生石灰的化学式是    ，流程一中加入的“A”可以是CO₂，这样做的优点是    ；
②写出石灰石与盐酸发生的主要化学方程式    ；写出以上流程中属于化合反应的化学方程式    ；
③若石灰石中所含碳酸钙的纯度为90%，取用100g该石灰石则所含碳酸钙的物质的量为多少摩尔？用盐酸溶解上述石灰石，理论上所用盐酸含HCl的物质的量至少为多少摩尔？
请列式计算，写出计算过程：计算碳酸钙物质的量    计算HCl的物质的量
④“流程一”中生石灰加一定量的水得到熟石灰乳，而不是得到澄清石灰水，这样做的理由是    ；
为判断熟石灰是否完全转化，实验的方法可以是取反应过程中少量样品进行如下实验：

实验药品及操作	实验现象	结论
		熟石灰已完全转化

⑤“流程二”中有两次过滤，第一次过滤的目的是    ，
过滤后发现滤液仍有一些浑浊，而过滤器经检查发现完好，此时应该进行的操作是    ．
⑥若要得到食品级碳酸钙，上述两个流程中，应该倾向利用    （填“流程一”“流程二”）进行生产．

Answer 1

【答案】分析：①依据生石灰的化学式回答，并依据反应流程和石灰石煅烧的反应原理分析；
②依据石灰石与稀盐酸反应原理书写方程式，并分析流程中发生的化学反应，化合反应是生成一种物质的反应；
③依据石灰石的质量求出碳酸钙的质量，再计算其物质的量，并依据方程式以及碳酸钙的物质的量计算盐酸的物质的量；
④根据反应流程和操作分析解答；并据熟石灰溶于水显碱性及碳酸钙不溶于水设计实验进行分析；
⑤第一次过滤的目的是去除不溶于盐酸的杂质，提高所制取的碳酸钙的纯度；过滤后发现滤液仍有一些浑浊，应再次过滤；
⑥根据两个反应流程所得碳酸钙的纯度分析判断．
解答：解：①生石灰的化学式是CaO，石灰石煅烧生成二氧化碳，可以通入熟石灰与之反应，节省了原料；
②石灰石与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，方程式是2HCl+CaCO₃=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；
流程一中石灰石高温分解生成氧化钙和二氧化碳，属于分解反应；生石灰和水反应生成氢氧化钙，属于化合反应；熟石灰可与二氧化碳反应生成碳酸钙和水，不属于基本反应类型；流程二：石灰石与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，属于复分解反应；氯化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙和氯化钠也属于分解反应；
③100g石灰石所含碳酸钙的质量是100g×90%=90g，则其物质的量为=0.9mol；
设理论上所用盐酸含HCl的物质的量至少为x
2HCl+CaCO₃=CaCl₂+CO₂↑+H₂O
2     1
x    0.9mol
=
x=1.8mol
答：理论上所用盐酸含HCl的物质的量至少为1.8mol．
④“流程一”中生石灰加一定量的水得到熟石灰乳，而不是得到澄清石灰水，这样做的目的是得到的石灰乳体积较小，有利于实验进行；
熟石灰溶于水显碱性，碳酸钙不溶于水，故可取少量样品滴加酚酞，根据实验结论：熟石灰已完全转化，所以固体中没有熟石灰，酚酞不变色；
⑤第一次过滤的目的是去除不溶于盐酸的杂质，提高所制取的碳酸钙的纯度；过滤后发现滤液仍有一些浑浊，应再次过滤，提高所得滤液的纯度；
⑥要得到食品级碳酸钙，则碳酸钙的纯度要较高，流程一石灰石中的杂质未除去，所得碳酸钙纯度不如流程二所得碳酸钙的纯度高，故倾向于利用流程二制取碳酸钙；    
故答案为：①CaO；利用碳酸钙分解得到的产物，节省了原料；
②2HCl+CaCO₃=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；CaO+H₂O═Ca（OH）₂；
③=0.9mol；
设理论上所用盐酸含HCl的物质的量至少为x
2HCl+CaCO₃=CaCl₂+CO₂↑+H₂O
2     1
x    0.9mol
=
x=1.8mol
答：理论上所用盐酸含HCl的物质的量至少为1.8mol．
④得到的石灰乳体积较小，有利于实验进行；

实验药品及操作	实验现象	结论
加水溶解再滴加酚酞	溶液不变红	熟石灰已完全转化

⑤去除不溶于盐酸的杂质，提高碳酸钙的纯度；再次过滤；
⑥流程二．
点评：本题通过实验流程的形式考查了学生对物质的分离、实验设计、碳酸钙和氧化钙、氢氧化钙之间的相互转化等知识，有一定难度，掌握相关知识且能结合具体情景才能正确解答．