Question

实验室以某石灰石（含少量Fe₂O₃）为原料制备高纯CaCO₃的步骤如下：

溶解  向石灰石样品中加入适量盐酸，至反应完全。

除铁  加入氨水调节pH，然后加入适量Ca（OH）₂，充分反应后过滤。

沉淀  向滤液中补充氨水，通入CO₂，反应一段时间。

分离  过滤、洗涤、干燥得高纯CaCO₃

（1）溶解时，CaCO₃与盐酸反应的化学方程式为_______。判断样品已完全反应的实验现象是_______。

（2）除铁时，选用Ca（OH）₂而不选用NaOH，其主要原因是Ca（OH）₂价格低且来源广、__________、__________；过滤所得滤渣主要成分为___________。

（3）沉淀时，其他条件相同，反应温度对CaCO₃产率的影响如图。高于35℃时，CaCO₃产率下降的主要原因是__________。

（已知：产率=×100%）

（4）分离时，若向过滤所得滤液中加入________（填化学式）并加热，则可回收NH₃。

（5）该实验可以循环利用的物质有H₂O和________。

（6）石灰厂煅烧石灰石生产CaO，若要得到28tCaO，则至少需要含CaCO₃90%的石灰石多少吨________？（写出计算过程，保留一位小数）

Answer

向固体中加入稀盐酸，固体不再溶解、无气体生成 避免引入新的杂质 提高产量 Fe（OH）3 温度升高，二氧化碳溶解能力下降；温度升高，氨水中氨气逸出 Ca（OH）2 CO2 55.6t（详见解析)

【解析】

（1）溶解时，CaCO3与盐酸反应的化学方程式为 CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑；判断样品已完全反应的实验现象是加入盐酸，无气体生成；

（2）除铁时，选用Ca（OH）2而不选用NaOH，氢氧化钙和氢氧化钠相比，价格低，来源广，由于最终要制取碳酸钙，所以不引入新的杂质；所以选用Ca（OH）2而不选用NaOH其主要原因是Ca（OH）2价格低且来源广、增加产量、不引入新的杂质；根据滤液最终转化为碳酸钙，可知过滤过程中除去的是铁元素对应的化合物，应该是氢氧化铁，所以过滤所得滤渣的主要成分为氢氧化铁；

（3）沉淀时，其他条件相同，反应温度对CaCO3产率的影响 图。高于35℃时，CaCO3产率下降的主要原因是氨水浓度降低、二氧化碳溶解能力降低；

（4）分离时，所得滤液中含有氯化铵，由于铵根离子遇到可溶性碱生成氨气，所以可以选择加入碱，由于整个流程制备碳酸钙，所以加入氢氧化钙以便后期综合回收利用，所以向过滤所得滤液中加入 Ca（OH）2并加热，则可回收NH3；

（5）开始二氧化碳是生成物，后来是反应物，所以该实验中可以循环利用的物质有除H2O外，还有 CO2；

（6）设若要得到28t CaO，则至少需要含CaCO3 90%的石灰石的质量为x，

x≈55.6t。