炭酸水素ナトリウムの合成

炭酸水素ナトリウムの合成をしました。飽和食塩水50ml、NH3aq20mlをいれ、CO2を500ml/minで入れました。

すると収量が26.0％となり、なぜ100％にならない理由を考えよという考察があります。

私の考えとしては、CO2という溶解度の低い気体と溶かすのに十分な時間がないので、食塩水の中にあるNaが反応しきらなかったと考えているのですが、皆さんのご意見はどうでしょうか

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No.1 ベストアンサー 回答者： youko12002 回答日時： 2007/12/11 14:26

十分量のCO2が入ったとするならば、むしろ、NH3のほうが問題ではないかと思います。

NaHCO3を作るためにはNaCｌからClを取って炭酸イオンをくっつけないといけません。炭酸イオンと、Cｌでは明らかにClのほうが強いので塩基性でないとこの反応は通常ほぼ起きないと考えて良いと思います。つまり、個人的な見解では、ClイオンとHCO3イオンが競合し、塩基性が低いため、反応効率が悪く収率が上がらないのでは？と思います。ついでにこの反応では、化学式上では塩化アンニウムが発生します。おそらく実際にも発生するでしょう。ということは、アンモニアがなくった時点で反応終了？っていう気がします。あくまで、参考までにしてください。

この回答への補足

炭酸イオンと、Cｌでは明らかにClのほうが強いので塩基性でないとこの反応は通常ほぼ起きない

について・・・なにが強いのでしょうか補足をお願いします

補足日時：2007/12/13 11:37

No.3 回答者： htms42 回答日時： 2007/12/11 19:59

収量２６％というのは何の割合でしょうか。

ＮａＣｌに対してでしょうか。
１００％というのはＮａＣｌのＮａがすべてＮａＨＣＯ３に変わるというのを言っておられるのでしょうか。

この反応の基本は
ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２→（ＮＨ４）ＨＣＯ３
だろうと思います。これで気体を捕まえることになります。
この反応を食塩水の中でやると溶解度の比較的小さいＮａＨＣＯ３が沈殿してきます。
反応式で書くと
ＮａＣｌ＋（ＮＨ４）ＨＣＯ３→ＮａＨＣＯ３＋ＮＨ４Ｃｌ
で表される沈殿反応です。しかしあらかじめ飽和食塩水にアンモニアを溶かし込んであるところに二酸化炭素を吹き込むのですから
ＮａＣｌ＋ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２→ＮａＨＣＯ３＋ＮＨ４Ｃｌ
と書かれています。
溶解平衡が成り立つと思いますので
［Ｎａ＋］［ＨＣＯ３］＝Ｋです。
飽和食塩水を使うことで［Ｎａ＋］を大きくしています。
このＮａ＋がすべて消費されるということは起こらないでしょう。
アンモニアがないとこの反応は起こらないのでアンモニアの量が収率を決めているという面もあるでしょう。
無機工業化学の本に「実際のＮａ＋の利用率は約７０％である」とありますが２６％との差が大きいですね。でも実験条件等の突き合わせが必要でしょうから数字だけを比較するというわけには行かないでしょう。
（私の見た本にはＮａ＋，ＮＨ４＋，Ｃｌ－ＨＣＯ３－の４成分＋水の系での平衡を考える図が載っていました。）

収率の吟味は無機工業化学の詳しい本を見ないと分からないと思います。
今の私にはこれ以上は分かりません。

No.2 回答者： w-palace 回答日時： 2007/12/11 17:52

そもそも収率はどうやって決めたのですか。

沈殿として生じた炭酸水素ナトリウムの量でもはかったのですか？
収率が100％にならないのは必ずしも反応が進んでいないということにはなりません。単離操作も関係します。精製の際に、生じた炭酸水素ナトリウムの損失はありませんか。