Question

离于液体是常温下呈液态的离子化合物，已知品种几十种，是一类“绿色溶剂”．据2002年4月的一篇报道，最近有人进行了用离子液体溶解木浆纤维素的实验，结果如下表所示：向溶解了纤维素的离子液体添加约1.0%（质量）的水，纤维素会从离子液体中析出而再生；再生纤维素跟原料纤维素的聚合度相近；纤维素分子是葡萄糖（C₆H₁₂O₆）的缩合高分子，可粗略地表示如下图，它们以平行成束的高级结构形成纤维；葡萄糖缩合不改变葡萄糖环的结构；纤维素溶于离子溶液又从离子液体中析出，基本结构不变．

离子液体	溶解条件	溶解度（质量%）
[C4min]Cl	加热到100℃	10%
[C4min]Cl	微波加热	25%，清澈透明
[C4min]Br	微波加热	5%～7%
[C4min]SCN	微波加热	5%～7%
[C4min][BF4]	微波加热	不溶解
[C4min][PF4]	微波加热	不溶解
[C6min]Cl	微波加热	5%
[C8min]Cl	微波加热	微溶

表中[C₄min]是1-（正）丁基-3-甲基咪唑正一价离子的代号，“咪唑”的结构为：假设在[C₄min]Cl里溶解了25%的聚合度n=500的纤维素，向该体系添加1.0%（质量）的水，占整个体系的物质的量分数为多少？假设添水后纤维素全部析出，析出的纤维素的物质的量分数为多大？

Answer 1

解：溶解于离子液体中的纤维素的摩尔质量为：（6×12+10+5×16）×1000g/mol=1.62×10⁵g/mol；
[C₄min]⁺的结构为，所以离子液体的摩尔质量为：（8×12+15+14×2+35.5）g/mol=（96+15+28+35.5）g/mol=175g/mol；
水的物质的量分数为：=0.12
答：向该体系添加1.0%（质量）的水，占整个体系的物质的量分数为0.12．
1.0/18/（1.0/18+75/175+25/1.62×10⁵）=0.12；
析出的纤维素的物质的量分数为：=3.2×10^-4．
答：添水后纤维素全部析出，析出的纤维素的物质的量分数为3.2×10^-4．
分析：计算出纤维素的摩尔质量与离子液体的摩尔质量，假定在[C₄min]Cl里溶解了25%的聚合度n=500的纤维素的总质量为100g，则纤维素25g，[C₄min]Cl为75g，则向该体系中加入1g水，利用n=计算各物质的物质的量，再根据物质的量分数计算．
点评：以信息题学生考查质量分数、常用化学计量计算，难度较大，关键理解[C₄min]⁺的结构，向该体系添加1.0%（质量）的水的含义是加入体系质量的1.0%．