Question

2．著名的“侯氏制碱法”的第一步反应是向饱和食盐水中通入CO₂而析出NaHCO₃，该反应可表示为：NH₃+NaCl+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl
已知NaCl、NaHCO₃、NH₄Cl如下温度的溶解度：

物质	NaCl	NaHCO3	NH4Cl
40℃时溶解度/g	37	13	46
10℃时溶解度/g			33

今在40℃时，向434g饱和食盐水中通入44.8L（标准状况）NH₃，再向溶液中通入过量的CO₂，求：
（1）可析出NaHCO₃多少克？
（2）NH₄Cl能否析出？
（3）若降温至10℃，可析出NH₄Cl多少克？
（4）降温至10℃时，若要析出更多的NH₄Cl晶体应采取什么措施？

Answer 1

分析 （1）根据40℃时NaCl的溶解度，可以计算出434 g食盐水中NaCl的质量和物质的量，计算44.8L（标准状况）NH₃的物质的量，反应式NH₃+NaCl+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl计算生成NaHCO₃的质量和溶液中剩余的水的质量，再结合40℃时NaHCO₃的溶解度计算可溶解NaHCO₃的质量，析出NaHCO₃的质量为生成的NaHCO₃质量减去溶解的NaHCO₃的质量；
（2）计算生成的NH₄Cl质量和40℃时280.8 g水中可溶NH₄Cl质量，比较二者的大小；
（3）根据10℃时NH₄Cl的溶解度，计算280.8 g水中可溶NH₄Cl质量，然后用生成的NH₄Cl质量减去该部分质量即可；
（4）降温至10℃时，NH₄Cl溶液已饱和，可加入NaCl粉末，从而增加Cl^-离子浓度，使NH₄Cl的溶解平衡向左移动．

解答 解：根据40℃时NaCl的溶解度，可以计算出434 g食盐水中NaCl的质量和物质的量：m（NaCl）=$\frac{37g}{137g}×434g$=117g，n（NaCl）=$\frac{117g}{58.5g/mol}$=2mol，
通入的NH₃的物质的量：n（NH₃）=$\frac{44.8L}{22.4L/mol}$=2mol，
由反应式NH₃+NaCl+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl可知各反应物和生成物之间物质的量相等的关系，
所以，可生成NaHCO₃的质量：m（NaHCO₃）=2 mol×84 g•mol^-1=168 g，
溶液中剩余的水的质量为：m（H₂O）=$\frac{434g×100g}{137g}$-2mol×18g/mol=280.8g，
这些水在40℃时可溶解NaHCO₃的质量：m（NaHCO₃）=$\frac{13g}{100g}×280.8g$=36.5g，
（1）析出NaHCO₃的质量为：m（NaHCO₃）=168 g-36.5 g=131.5 g，
答：可析出NaHCO₃为131.5g；
（2）现有NH₄Cl质量：m（NH₄Cl）=2 mol×53.5 g•mol^-1=107 g，40℃时，280.8 g水中可溶NH₄Cl质量：$\frac{280.8g×46g}{100g}$=129.17g，因为129.17 g＞107 g，所以NH₄Cl不能析出，
答：NH₄Cl不能析出；
（3）降温至10℃，可析出NH₄Cl：m（NH₄Cl）=2 mol×53.5 g•mol^-1-$\frac{280.8g×33g}{100g}$=14.3g，
答：若降温至10℃，可析出NH₄Cl14.3g；
（4）降温至10℃时，NH₄Cl溶液已饱和，可加入NaCl粉末，搅拌使之溶解，从而增加Cl^-离子浓度，使NH₄Cl的平衡向左移动，则可析出更多的NH₄Cl晶体． 
答：降温至10℃时，若要析出更多的NH₄Cl晶体，可加入NaCl粉末．

点评 本题考查了化学方程式的计算和沉淀溶解平衡的移动，难度中等，计算过程较为复杂、计算量较大，注意解答过程的简洁和计算的准确性．