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7.“侯氏制碱法”的发明为振兴中国化工工业做出了重要贡献.制碱法的第一步反应是向饱和氨化盐水中通入二氧化碳,该反应可表示为:NaCl+CO2+NH3+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl
NaClNaHCO3NH4Cl
10℃35.88.1533.0
45℃37.014.050.0
现在45℃时,取117g食盐配制成饱和溶液,向其中通入适量氨气后,再向其中通入二氧化碳,使反应进行完全.试计算并回答下列问题(计算结果取三位有效数字)(有关物质的溶解度数据如右表,单位:g/100g水).
(1)117g食盐理论上可以制取纯碱106 g;
(2)45℃反应完毕后,有晶体析出,计算析出晶体的质量.
(3)过滤除去析出的晶体后再降温至10℃,又有晶体析出,计算所析出晶体的质量.

分析 (1)根据反应的方程式NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl,2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O计算生成Na2CO3的质量;
(2)根据溶解度计算出需要的水的质量,减去反应的水的质量,最终计算出剩余水的质量;根据反应的方程式计算生成NaHCO3的质量,结合溶解度计算析出晶体的质量;
(3)根据水的质量,结合各物质的溶解度判断析出晶体并计算质量.

解答 解:(1)117g食盐的物质的量为n(NaCl)=$\frac{117g}{58.5g/mol}$=2mol,
则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,
故答案为:106;
(2)取117g食盐配制成饱和溶液,需要水的质量为:$\frac{117g×100}{37}$=316g,反应掉水的质量为2mol×18g/mol=36g,溶液中剩余水的质量为:316g-36g=280g,
由(1)得:m(NaHCO3)=2mol×84g/mol=168g,此时,溶液中水的质量为280g,溶解NaHCO3的质量为$\frac{280}{100}$×14g≈39.0g,所以析出的质量为168g-39g=129g,
答:析出晶体的质量为129g;
(3)由(1)可知水的质量为280g,则过滤除去晶体后再降温至10℃,溶解NaHCO3的质量为8.15g×$\frac{280}{100}$=22.8g,析出NaHCO3的质量为39.0-22.8=16.2g,
生成的NH4Cl质量为2mol×53.5g/mol=107g,溶液溶解的NH4Cl质量为33.0g×$\frac{280}{100}$=92.4g,析出的NH4Cl质量为107g-92.4g=14.6g,
所以析出的物质的为NH4Cl和NaHCO3,总质量为16.2g+14.6g=30.8g,
答:所析出晶体的质量为30.8g.

点评 本题考查纯碱的制备和计算,以及极限法进的运用,题目难度中等,注意有关溶解度计算的方法,侧重于考查学生的分析能力和计算能力.

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.
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