Question

碳酸鈉是造紙、玻璃、紡織、制革等行業的重要原料。工業碳酸鈉(純度約98%)中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SO42-等雜質，提純工藝路線如下：

已知碳酸鈉的溶解度(S)隨溫度變化的曲線如下圖所示：

回答下列問題：

(1)濾渣的主要成分為____________________________________。

(2)“趁熱過濾”的原因是_______________________________________。

(3)若在實驗室進行“趁熱過濾”，可采用的措施是__________(寫出1種)。

(4)若“母液”循環使用，可能出現的問題及其原因是_______________。

(5)已知：Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3(s)＋10H2O(g)ΔH1＝＋532.36 kJ·mol－1

Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g)ΔH2＝＋473.63 kJ·mol－1

寫出Na2CO3·H2O脫水反應的熱化學方程式______________________。

 

Answer 1

(1)Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3

(2)防止溫度下降時Na2CO3·H2O溶解，避免析出Na2CO3·10H2O或Na2CO3·7H2O

(3)預熱過濾裝置(或用常壓熱過濾漏斗進行過濾)

(4)產品純度降低，因循環使用時母液中Cl－與SO42-累積，導致產品中含有NaCl或Na2SO4等雜質

(5)Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)＋H2O(g)　ΔH＝＋58.73 kJ/mol

【解析】(1)加入過量的NaOH后，溶液中的Mg2＋、Fe3＋與OH－反應生成難溶物Mg(OH)2、Fe(OH)3，CO32-與Ca2＋反應生成CaCO3，所以濾渣的主要成分為Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3。

(3)保持濾液的溫度使過濾過程盡快完成，可以采取的措施有：一是選用熱水漏斗(保溫漏斗)，保溫漏斗應先加好熱水并預熱；二是選用無頸漏斗(或短頸粗玻璃漏斗)，可避免樣品在頸部析出結晶，影響操作；三是使用折疊濾紙(菊花濾紙)，使用折疊濾紙可增大接觸面積，有利于熱的溶液快速流下，過濾前用少量溶劑潤濕濾紙，避免干濾紙在過濾時因吸附溶劑而使晶體析出。

(4)母液中含有NaCl、Na2SO4等雜質，循環使用會降低Na2CO3的純度。

(5)根據蓋斯定律有：1 mol Na2CO3·H2O脫水反應的ΔH＝＋532.36 kJ/mol－473.63 kJ/mol＝＋58.73 kJ/mol，再根據熱化學方程式的書寫原則即可寫出Na2CO3·H2O脫水反應的熱化學方程式。