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”，可采取的措施是_______________________（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，因為循環使用時母液中Cl^-與積累，導致產品含NaCl或Na₂SO₄雜質

（5）Na₂CO₃?H₂O(s)Na₂CO₃(s)+H₂O(g)；ΔH=+58.73 kJ?mol^-1

解析：(1)因工業碳酸鈉中含有Mg²⁺、Fe³⁺、Ca²⁺，所以“除雜”中加入過量的NaOH溶液，可生成Mg(OH)₂、Fe（OH）₃、CaCO₃沉淀。

(2)觀察坐標圖，溫度減少至308 K時發生突變，溶解度迅速減少，若不趁熱過濾將析出晶體Na₂CO₃?7H₂O。

(3)思路方向：①減少過濾的時間;②保持過濾時的溫度。

(4)思路：分析“母液”中存在的離子，若參與循環，將使離子濃度增大，對工業生產中所得產品的質量有所影響。

(5)通過觀察兩個熱化學方程式，可將兩式相減，從而得到Na₂CO₃?H₂O（s）Na₂CO₃（s）+H₂O（g）。