Question

磷灰石是生產(chǎn)磷肥的原料，它的組成可以看作是Ca₃（PO₄）₂、CaF₂、CaSO₄、CaCO₃、SiO₂的混合物，部分元素的分析結(jié)果如下（各元素均以氧化物形式表示）：

成分	CaO	P2O5	SO3	CO2
質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）	47.30	28.40	3.50	6.10

（1）磷灰石中，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

%（保留兩位小數(shù)）．
（2）取100g磷灰石粉末，加入足量的濃硫酸，并加熱，鈣元素全部以CaSO₄的形式存在，可以得到CaSO₄

 

g（保留兩位小數(shù)）．
（3）取m g 磷灰石粉末，用50.00mL混酸溶液（磷酸為0.5mol/L、硫酸為0.1mol/L）與其反應(yīng)，結(jié)果Ca、S、P元素全部以CaSO₄和Ca（H₂PO₄）₂的形式存在，求m的值．
（4）若工廠用磷灰石中Ca₃（PO₄）₂為原料同時生產(chǎn)H₃PO₄和Ca（H₂PO₄）₂，市場上1mol H₃PO₄的利潤是a元，1mol Ca（H₂PO₄）₂的利潤是b元．由100mol原料Ca₃（PO₄）₂制得的二種產(chǎn)品的利潤共為y元，產(chǎn)品H₃PO₄和Ca（H₂PO₄）₂的物質(zhì)的量之比

n[H3PO4]

n[Ca(H2PO4)]2

=x，試求y與x的關(guān)系式．

Answer 1

考點：元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算,化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：計算題

分析：（1）磷灰石中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)×二氧化碳中碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）根據(jù)鈣元素守恒計算；
（3）用m表示出磷灰石中Ca、S、P元素物質(zhì)的量，計算出磷酸中P元素物質(zhì)的量、硫酸中S元素物質(zhì)的量，結(jié)合化學(xué)式可知n（Ca）=n（S）+

1

2

n（P），據(jù)此列方程解答；
（4）原料Ca₃（PO₄）₂中n（Ca）：n（P）=3：2，產(chǎn)品為H₃PO₄和Ca（H₂PO₄）₂，樣品中Ca元素沒有全部利用，P元素全部利用，根據(jù)P元素守恒：n（H₃PO₄）+2n[Ca（H₂PO₄）₂]=100mol×2=200 mol，再結(jié)合

n[H3PO4]

n[Ca(H2PO4)]2

=x計算出n（H₃PO₄）、n[Ca（H₂PO₄）₂]，而y=a×n（H₃PO₄）+b×n[Ca（H₂PO₄） ₂]，據(jù)此計算．

解答： 解：（1）磷灰石中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=6.10%×

12

44

=1.66%，故答案為：1.66%；
（2）100g磷灰石粉末中Ca元素質(zhì)量=100g×47.3%×

40

56

，鈣元素全部以CaSO₄的形式存在，根據(jù)Ca元素守恒可知，可以得到CaSO₄的質(zhì)量=

100g×47.3%× 40 56

40 136

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

62

142

÷31g/mol=0.004m mol，
磷酸中P元素物質(zhì)的量=0.05L×0.5mol/L=0.025mol，硫酸中S元素質(zhì)量=0.05L×0.1mol/L=0.005mol，
由化學(xué)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的值為2.91；
（4）原料Ca₃（PO₄）₂中n（Ca）：n（P）=3：2，產(chǎn)品為H₃PO₄和Ca（H₂PO₄）₂，樣品中Ca元素沒有全部利用，P元素全部利用，根據(jù)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與x的關(guān)系式為：y=

(200ax+200b)

2+x

．

點評：本題考查質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算、混合物計算等，利用守恒進(jìn)行計算，（4）中關(guān)鍵明確Ca元素沒有全部利用，P元素全部利用，題目計算量很大，為易錯題目．