Question

2．著名的“侯氏制堿法”的第一步反應(yīng)是向飽和食鹽水中通入CO₂而析出NaHCO₃，該反應(yīng)可表示為：NH₃+NaCl+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl
已知NaCl、NaHCO₃、NH₄Cl如下溫度的溶解度：

物質(zhì)	NaCl	NaHCO3	NH4Cl
40℃時(shí)溶解度/g	37	13	46
10℃時(shí)溶解度/g			33

今在40℃時(shí)，向434g飽和食鹽水中通入44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）NH₃，再向溶液中通入過(guò)量的CO₂，求：
（1）可析出NaHCO₃多少克？
（2）NH₄Cl能否析出？
（3）若降溫至10℃，可析出NH₄Cl多少克？
（4）降溫至10℃時(shí)，若要析出更多的NH₄Cl晶體應(yīng)采取什么措施？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)40℃時(shí)NaCl的溶解度，可以計(jì)算出434 g食鹽水中NaCl的質(zhì)量和物質(zhì)的量，計(jì)算44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）NH₃的物質(zhì)的量，反應(yīng)式NH₃+NaCl+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl計(jì)算生成NaHCO₃的質(zhì)量和溶液中剩余的水的質(zhì)量，再結(jié)合40℃時(shí)NaHCO₃的溶解度計(jì)算可溶解NaHCO₃的質(zhì)量，析出NaHCO₃的質(zhì)量為生成的NaHCO₃質(zhì)量減去溶解的NaHCO₃的質(zhì)量；
（2）計(jì)算生成的NH₄Cl質(zhì)量和40℃時(shí)280.8 g水中可溶NH₄Cl質(zhì)量，比較二者的大��；
（3）根據(jù)10℃時(shí)NH₄Cl的溶解度，計(jì)算280.8 g水中可溶NH₄Cl質(zhì)量，然后用生成的NH₄Cl質(zhì)量減去該部分質(zhì)量即可；
（4）降溫至10℃時(shí)，NH₄Cl溶液已飽和，可加入NaCl粉末，從而增加Cl^-離子濃度，使NH₄Cl的溶解平衡向左移動(dòng)．

解答 解：根據(jù)40℃時(shí)NaCl的溶解度，可以計(jì)算出434 g食鹽水中NaCl的質(zhì)量和物質(zhì)的量：m（NaCl）=$\frac{37g}{137g}×434g$=117g，n（NaCl）=$\frac{117g}{58.5g/mol}$=2mol，
通入的NH₃的物質(zhì)的量：n（NH₃）=$\frac{44.8L}{22.4L/mol}$=2mol，
由反應(yīng)式NH₃+NaCl+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl可知各反應(yīng)物和生成物之間物質(zhì)的量相等的關(guān)系，
所以，可生成NaHCO₃的質(zhì)量：m（NaHCO₃）=2 mol×84 g•mol^-1=168 g，
溶液中剩余的水的質(zhì)量為：m（H₂O）=$\frac{434g×100g}{137g}$-2mol×18g/mol=280.8g，
這些水在40℃時(shí)可溶解NaHCO₃的質(zhì)量：m（NaHCO₃）=$\frac{13g}{100g}×280.8g$=36.5g，
（1）析出NaHCO₃的質(zhì)量為：m（NaHCO₃）=168 g-36.5 g=131.5 g，
答：可析出NaHCO₃為131.5g；
（2）現(xiàn)有NH₄Cl質(zhì)量：m（NH₄Cl）=2 mol×53.5 g•mol^-1=107 g，40℃時(shí)，280.8 g水中可溶NH₄Cl質(zhì)量：$\frac{280.8g×46g}{100g}$=129.17g，因?yàn)?29.17 g＞107 g，所以NH₄Cl不能析出，
答：NH₄Cl不能析出；
（3）降溫至10℃，可析出NH₄Cl：m（NH₄Cl）=2 mol×53.5 g•mol^-1-$\frac{280.8g×33g}{100g}$=14.3g，
答：若降溫至10℃，可析出NH₄Cl14.3g；
（4）降溫至10℃時(shí)，NH₄Cl溶液已飽和，可加入NaCl粉末，攪拌使之溶解，從而增加Cl^-離子濃度，使NH₄Cl的平衡向左移動(dòng)，則可析出更多的NH₄Cl晶體． 
答：降溫至10℃時(shí)，若要析出更多的NH₄Cl晶體，可加入NaCl粉末．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)方程式的計(jì)算和沉淀溶解平衡的移動(dòng)，難度中等，計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜、計(jì)算量較大，注意解答過(guò)程的簡(jiǎn)潔和計(jì)算的準(zhǔn)確性．