Question

氨氣是化學工業(yè)上應用非常廣泛的物質．下面僅是它在兩方面的重要用途．
“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．制堿法的第一步反應是向飽和氨化鹽水中通入二氧化碳，該反應可表示為：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl

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

現在45℃時，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，使反應進行完全．試計算并回答下列問題（計算結果取三位有效數字）（有關物質的溶解度數據如右表，單位：g/100g水）．
（1）117g食鹽理論上可以制取純堿______g；
（2）45℃反應完畢后，有晶體析出；溶液中剩余水______g，析出晶體的質量______g．
（3）過濾除去析出的晶體后再降溫至10℃，又有晶體析出，計算所析出晶體的質量共______克
工業(yè)制硝酸也是氨氣重要用途之一，反應如下：
4NH₃+5O₂→4NO+6H₂O　2NO+O₂→2NO₂　　3NO₂+H₂O→2HNO₃+NO
將a mol的NH₃與b mol的O₂混合后，充入一密閉容器，在Pt存在下升溫至700℃，充分反應后，冷卻至室溫．
（4）請討論b∕a的取值范圍及與之對應的溶液的溶質及其物質的量，將結果填于下表中：

b∕a的取值范圍	溶質	溶質物質的量
______	______	______
	--	--
______	______	______
______	______	______

Answer 1

解：（1）117g食鹽的物質的量為n（NaCl）==2mol，
則NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl
1 1 1
2mol 2mol 2mol
2NaHCO₃Na₂CO₃+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，需要水的質量為：=316g，反應掉水的質量為2mol×18g/mol=36g，溶液中剩余水的質量為：316g-36g=280g，
由（1）得：m（NaHCO₃）=2mol×84g/mol=168g，此時，溶液中水的質量為280g，溶解NaHCO₃的質量為×14g≈39.0g，所以析出的質量為168g-39g=129g，
故答案為：280g；129；
（3）由（1）可知水的質量為280g，則過濾除去晶體后再降溫至10℃，溶解NaHCO₃的質量為8.15g×=22.8g，析出NaHCO₃的質量為39.0-22.8=16.2g，
生成的NH₄Cl質量為2mol×53.5g/mol=107g，溶液溶解的NH₄Cl質量為33.0g×=92.4g，析出的NH₄Cl質量為107g-92.4g=14.6g，
所以析出的物質的為NH₄Cl和NaHCO₃，總質量為16.2g+14.6g=30.8g，
故答案為：30.8．
（4）根據極限法進行分析：0＜b∕a＜5∕4，O₂不足，發(fā)生反應：4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O，溶質為NH₃，參加反應的NH₃的物質的量為：mol，剩余的NH₃的物質的量為：（a-）mol
b∕a=5∕4，恰好反應，發(fā)生反應：4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O，NO不溶于水，也不與水反應，所以溶液中無溶質，
5∕4＜b∕a＜2，先發(fā)生4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O，生成NOamol，消耗O₂為：amol，然后發(fā)生反應：4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃，O₂不足，溶質為HNO₃，參加反應的氧氣的物質的量bmol-amol，生成的HNO₃為（bmol-amol）×=mol，
b∕a≥2 發(fā)生反應：4NH₃+8O₂=4HNO₃+4H₂O，O₂過量，溶質為HNO₃，其物質的量為amol；
故答案為：

b∕a的取值范圍	溶質	溶質物質的量
0＜b∕a＜5∕4	NH3	（a-）mol
b∕a=5∕4	/	/
5∕4＜b∕a＜2	HNO3	mol
b∕a≥2	HNO3	amol

分析：（1）根據反應的方程式NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl，2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O計算生成Na₂CO₃的質量；
（2）根據溶解度計算出需要的水的質量，減去反應的水的質量，最終計算出剩余水的質量；根據反應的方程式計算生成NaHCO₃的質量，結合溶解度計算析出晶體的質量；
（3）根據水的質量，結合各物質的溶解度判斷析出晶體并計算質量；
（4）根據極限法進行分析：0＜b∕a＜5∕4，氧氣不足，發(fā)生反應：4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O，然后分析溶質和其物質的量；
b∕a=5∕4，恰好反應，發(fā)生反應：4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O，NO不溶于水，也不與水反應；
5∕4＜b∕a＜2，先發(fā)生反應：4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O，然后發(fā)生反應：4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃，O₂不足，然后分析溶質和其物質的量；
b∕a≥2 發(fā)生反應：4NH₃+8O₂=4HNO₃+4H₂O，O₂過量，然后分析溶質和其物質的量；
點評：本題考查純堿的制備和計算，以及極限法進的運用，題目難度較大，注意有關溶解度計算的方法．