Question

工业上利用焦炭在石灰窑中燃烧放热，使石灰石分解生产CO₂．主要反应如下：
C+O₂→CO₂  ①，
CaCO₃→CO₂↑+CaO  ②
（1）含碳酸钙95%的石灰石2.0t按②完全分解（设杂质不分解），可得标准状况下CO₂的体积为____________m³．
（2）纯净的CaCO₃和焦炭混合物m g在石灰窑中完全反应，所得CO₂的物质的量范围是______．
（3）纯净的CaCO₃和焦炭按①②完全反应，当窑内配比率=2.2时，窑气中CO₂的最大体积分数为多少？（设空气只含N₂与O₂，且体积比为4：1，下同）
（4）某次窑气成分如下：O₂ 0.2%，CO 0.2%，CO₂ 41.6%，其余为N₂．则此次窑内配比率为何值？

Answer

（1）依据CaCO3→CO2↑+CaO  反应，计算碳酸钙物质的量来定量计算二氧化碳物质的量，得到标准状况气体的体积；
（2）依据极值计算计算得到生成二氧化碳的物质的量范围；
（3）当空气O2中与C完全反应生成CO2时所得窑气中CO2体积分数最大，依据化学方程式计算得到；
（4）依据化学方程式和题干条件计算个物质的物质的量，分析计算配料比；
【解析】
（1）含碳酸钙95%的石灰石2.0t按②完全分解（设杂质不分解）碳酸钙质量=2.0t×95%=1.9t=1900Kg，物质的量为19Kmol，CaCO3→CO2↑+CaO  生成二氧化碳物质的量为19Kmol，可得标准状况下CO2的体积=19000mol×22.4L/mol=425600L=425.6m3；
故答案为：425.6m3；
（2）纯净的CaCO3和焦炭混合物m g在石灰窑中完全反应，依据极值计算得到，若mg碳全部反应生成二氧化碳物质的量为，若全部为碳酸钙生成二氧化碳物质的量为，所以所得CO2的物质的量范围是；
故答案为：；
（3）设n（C）=1mol，n（CaCO3）=2.2mol，当空气O2中与C完全反应生成CO2时所得窑气中CO2体积分数最大
C+O2=CO2  CaCO3=CO2+CaO
1  1   1   2.2  2.2
CO2的体积分数=×100%=44.4%；
答：窑气中CO2的最大体积分数为44.4%；
（4）设窑气为100mol，则n（N2）=100-41.6-0.2-0.2=58mol，空气只含N2与O2，且体积比为4：1，n（O2）==14.5mol；参加反应的氧气n（O2）=14.5mol-0.2mol=14.3mol；
 2C+O2=2CO        C+O2=CO2     CaCO3=CO2+CaO
 2  1   1         1  1   1      1     1
0.2 0.1 0.2     14.2 14.2 14.2 27.4    27.4
n（CaCO3）=27.4mol，n（C）=14.4mol；
=1.90；
答：此次窑内配比为：1.90；