Question

（08年廣東卷）碳酸鈉是造紙、玻璃、紡織、制革等行業(yè)的重要原料。工業(yè)碳酸鈉（鈍度約98％）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^-和SO等雜質(zhì)，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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“趁熱過濾”，可采取的措施是　　　　　　　（寫出1種）。

（4）若“母液”循環(huán)使用，可能出現(xiàn)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)     ΔH₁=+473.63 kJ?mol^-1

 

寫出Na₂CO₃?H₂O脫水反應(yīng)的熱化學(xué)方程式　　　　　　　。

 

Answer 1

答案：

(1)   濾渣的主要成分為Mg(OH)2、Fe（OH）3、CaCO3。

(2)   “趁熱過濾”的原因是使析出的晶體為Na2CO3?H2O，防止因溫度過低而析出Na2CO3?10H20晶體，令后續(xù)的加熱脫水耗時長。

(3)   若在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“趁熱過濾”，可采取的措施是用已預(yù)熱的布氏漏斗趁熱抽濾。

(4)   若“母液”循環(huán)使用，可能出現(xiàn)的問題及其原因是問題：溶解時有大量沉淀生成，使Na2CO3損耗且產(chǎn)物Na2CO3混有雜質(zhì)；原因：“母液”中，含有的離子有Ca2+，Na+，Cl-，SO42-，OH-，CO32-，當(dāng)多次循環(huán)后，使用離子濃度不斷增大，溶解時會生成CaSO4，Ca（OH）2，CaCO3等沉淀。

(5)   寫出Na2CO3?H2O脫水反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

Na2CO3?H2O（S）==== Na2CO3（s） + H2O（g）&8710;H= +58.73kJ/mol

解析：

(1)     因工業(yè)碳酸鈉中含有Mg2+，F(xiàn)e3+，Ca2+，所以“除雜”中加入過量的NaOH溶液，可生成Mg(OH)2、Fe（OH）3、Ca（OH）2沉淀。

(2)     觀察坐標(biāo)圖，溫度減少至313K時發(fā)生突變，溶解度迅速減少，弱不趁熱過濾將析出晶體。

(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(huán)，將使離子濃度增大，對工業(yè)生產(chǎn)中哪個環(huán)節(jié)有所影響。

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