Question

4．單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料，某廠生產(chǎn)的單晶硅曾用于制造我國的第一顆人造衛(wèi)星．在硅及相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)中排放的廢水中含有HCI．該廠化驗(yàn)員對本廠排放廢水中HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測定：將20mL廢水（假定密度為1g/cm³）樣品置于錐形瓶中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和，共用去氫氧化鈉溶液8g（假設(shè)廢水中不含其他能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的物質(zhì)）．
（1）計(jì)算該廢水中含HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（2）他用了15克廢牙膏皮（有效成分是鋁），與上述20mL廢水剛好反應(yīng)，據(jù)此計(jì)算，廢牙膏皮中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？
（3）該廠每天產(chǎn)生廢水100t，若直接排放將對環(huán)境造成污染，必須進(jìn)行無害
化處理后才能進(jìn)行排放，現(xiàn)準(zhǔn)備用氫氧化鈣粉末或氧化鈣粉末進(jìn)行中和．如下表所示：

物  質(zhì)	物質(zhì)（或溶質(zhì)）的相對分子質(zhì)量	市場參考價（元/噸）
氫氧化鈣粉末	74	200
氧化鈣粉末	56	150

你將選擇CaO（寫化學(xué)式）來中和廢水中的HCl，請說明理由價格便宜．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)用掉的氫氧化鈉的質(zhì)量和對應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算廢水中的HCl的質(zhì)量，進(jìn)而求算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）根據(jù)（1）中求算的20mL廢水中HCl的質(zhì)量和對應(yīng)的化學(xué)方程式求算鋁的質(zhì)量，進(jìn)而求算對應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）根據(jù)（1）中求算的廢水中HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求算消耗的氫氧化鈣和氧化鈣的質(zhì)量，計(jì)算污水處理的成本，進(jìn)而選擇．

解答 解：
（1）設(shè)該廢水中含HCl的質(zhì)量為x
HCl+NaOH=NaCl+H₂O
36.5   40
x        8g×1%
$\frac{36.5}{40}$=$\frac{x}{8g×1%}$
x=0.073g
20mL廢水（假定密度為1g/cm³）的質(zhì)量為20g
該廢水中含HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.073g}{20g}$×100%=0.365%
（2）設(shè)鋁的質(zhì)量為y
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑
54    219
y     0.073g
$\frac{54}{219}$=$\frac{y}{0.073g}$
y=0.018g
廢牙膏皮中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.018g}{15g}$×100%=0.12%
（3）該廠每天產(chǎn)生廢水100tHCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.365%所含的HCl的質(zhì)量為100t×0.365%=0.365t
設(shè)用氫氧化鈣的質(zhì)量為z
Ca（OH）₂+2HCl=CaCl₂+2H₂O
74                73
z                  0.365t
$\frac{74}{73}$=$\frac{z}{0.365t}$
z=0.37t
對應(yīng)的價值為0.74t×200元/t=74元
設(shè)用氧化鈣的質(zhì)量為a
CaO+2HCl=CaCl₂+H₂O
56      73
a        0.365t
$\frac{56}{73}$=$\frac{a}{0.365t}$
a=0.28t
對應(yīng)的價值為0.28t×150元/t=42元
選擇氧化鈣，因?yàn)閮r格便宜．
答：
（1）該廢水中含HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.365%．
（2）廢牙膏皮中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.12%．
（3）將選擇 CaO（寫化學(xué)式）來中和廢水中的HCl，理由 價格便宜．

點(diǎn)評 根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算時，第一要正確書寫化學(xué)方程式，第二要使用正確的數(shù)據(jù)，第三計(jì)算過程要完整．