Question

離于液體是常溫下呈液態的離子化合物，已知品種幾十種，是一類“綠色溶劑”．據2002年4月的一篇報道，最近有人進行了用離子液體溶解木漿纖維素的實驗，結果如下表所示：

離子液體	溶解條件	溶解度（質量%）
[C4min]Cl	加熱到100℃	10%
[C4min]Cl	微波加熱	25%，清澈透明
[C4min]Br	微波加熱	5%～7%
[C4min]SCN	微波加熱	5%～7%
[C4min][BF4]	微波加熱	不溶解
[C4min][PF4]	微波加熱	不溶解
[C6min]Cl	微波加熱	5%
[C8min]Cl	微波加熱	微溶

向溶解了纖維素的離子液體添加約1.0%（質量）的水，纖維素會從離子液體中析出而再生；再生纖維素跟原料纖維素的聚合度相近；纖維素分子是葡萄糖（C₆H₁₂O₆）的縮合高分子，可粗略地表示如下圖，它們以平行成束的高級結構形成纖維；葡萄糖縮合不改變葡萄糖環的結構；纖維素溶于離子溶液又從離子液體中析出，基本結構不變．

表中[C₄min]是1-（正）丁基-3-甲基咪唑正一價離子的代號，“咪唑”的結構為：假設在[C₄min]Cl里溶解了25%的聚合度n=500的纖維素，向該體系添加1.0%（質量）的水，占整個體系的物質的量分數為多少？假設添水后纖維素全部析出，析出的纖維素的物質的量分數為多大？

Answer 1

分析：計算出纖維素的摩爾質量與離子液體的摩爾質量，假定在[C₄min]Cl里溶解了25%的聚合度n=500的纖維素的總質量為100g，則纖維素25g，[C₄min]Cl為75g，則向該體系中加入1g水，利用n=

m

M

計算各物質的物質的量，再根據物質的量分數計算．

解答：解：溶解于離子液體中的纖維素的摩爾質量為：（6×12+10+5×16）×1000g/mol=1.62×10⁵g/mol；
[C₄min]⁺的結構為，所以離子液體的摩爾質量為：（8×12+15+14×2+35.5）g/mol=（96+15+28+35.5）g/mol=175g/mol；
水的物質的量分數為：

1.0 18

1.0 18 + 75 175 + 25 1.62×105

=0.12
答：向該體系添加1.0%（質量）的水，占整個體系的物質的量分數為0.12．
1.0/18/（1.0/18+75/175+25/1.62×10⁵）=0.12；
析出的纖維素的物質的量分數為：

25 1.62×105

1.0 18 + 75 175 + 25 1.62×105

=3.2×10^-4．
答：添水后纖維素全部析出，析出的纖維素的物質的量分數為3.2×10^-4．

點評：以信息題學生考查質量分數、常用化學計量計算，難度較大，關鍵理解[C₄min]⁺的結構，向該體系添加1.0%（質量）的水的含義是加入體系質量的1.0%．