Question

7．“侯氏制堿法”的發(fā)明為振興中國化工工業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)．制堿法的第一步反應(yīng)是向飽和氨化鹽水中通入二氧化碳，該反應(yīng)可表示為：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl

	NaCl	NaHCO3	NH4Cl
10℃	35.8	8.15	33.0
45℃	37.0	14.0	50.0

現(xiàn)在45℃時(shí)，取117g食鹽配制成飽和溶液，向其中通入適量氨氣后，再向其中通入二氧化碳，使反應(yīng)進(jìn)行完全．試計(jì)算并回答下列問題（計(jì)算結(jié)果取三位有效數(shù)字）（有關(guān)物質(zhì)的溶解度數(shù)據(jù)如右表，單位：g/100g水）．
（1）117g食鹽理論上可以制取純堿106 g；
（2）45℃反應(yīng)完畢后，有晶體析出，計(jì)算析出晶體的質(zhì)量．
（3）過濾除去析出的晶體后再降溫至10℃，又有晶體析出，計(jì)算所析出晶體的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)的方程式NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl，2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O計(jì)算生成Na₂CO₃的質(zhì)量；
（2）根據(jù)溶解度計(jì)算出需要的水的質(zhì)量，減去反應(yīng)的水的質(zhì)量，最終計(jì)算出剩余水的質(zhì)量；根據(jù)反應(yīng)的方程式計(jì)算生成NaHCO₃的質(zhì)量，結(jié)合溶解度計(jì)算析出晶體的質(zhì)量；
（3）根據(jù)水的質(zhì)量，結(jié)合各物質(zhì)的溶解度判斷析出晶體并計(jì)算質(zhì)量．

解答 解：（1）117g食鹽的物質(zhì)的量為n（NaCl）=$\frac{117g}{58.5g/mol}$=2mol，
則NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl
    1                                   1           1
  2mol                             2mol       2mol
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
2                      1
2mol              1mol
n（Na₂CO₃）=1mol，
m（Na₂CO₃）=1mol×106g/mol=106g，
故答案為：106；
（2）取117g食鹽配制成飽和溶液，需要水的質(zhì)量為：$\frac{117g×100}{37}$=316g，反應(yīng)掉水的質(zhì)量為2mol×18g/mol=36g，溶液中剩余水的質(zhì)量為：316g-36g=280g，
由（1）得：m（NaHCO₃）=2mol×84g/mol=168g，此時(shí)，溶液中水的質(zhì)量為280g，溶解NaHCO₃的質(zhì)量為$\frac{280}{100}$×14g≈39.0g，所以析出的質(zhì)量為168g-39g=129g，
答：析出晶體的質(zhì)量為129g；
（3）由（1）可知水的質(zhì)量為280g，則過濾除去晶體后再降溫至10℃，溶解NaHCO₃的質(zhì)量為8.15g×$\frac{280}{100}$=22.8g，析出NaHCO₃的質(zhì)量為39.0-22.8=16.2g，
生成的NH₄Cl質(zhì)量為2mol×53.5g/mol=107g，溶液溶解的NH₄Cl質(zhì)量為33.0g×$\frac{280}{100}$=92.4g，析出的NH₄Cl質(zhì)量為107g-92.4g=14.6g，
所以析出的物質(zhì)的為NH₄Cl和NaHCO₃，總質(zhì)量為16.2g+14.6g=30.8g，
答：所析出晶體的質(zhì)量為30.8g．

點(diǎn)評 本題考查純堿的制備和計(jì)算，以及極限法進(jìn)的運(yùn)用，題目難度中等，注意有關(guān)溶解度計(jì)算的方法，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力．