Question

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SO₄^2-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）若在實驗室進行“趁熱過濾”，可采取的措施是______（寫出一種）
（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）△H₁=+532.36kJ?mol^-1；Na₂CO₃?10H₂O（s）=Na₂CO₃?H₂O（s）+9H₂O（g）△H₂=+473.63kJ?mol^-1，寫出Na₂CO₃?H₂O脫水反應(yīng)的熱化學方程式______．

Answer 1

解：（1）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、CaCO₃沉淀，濾渣的主要成分為Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃，
故答案為：Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃；
（2）根據(jù)所給的坐標圖可以發(fā)現(xiàn)：溫度減少至313K時發(fā)生突變，溶解度迅速減少，若不趁熱過濾將析出晶體，所以“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晶體或Na₂CO₃?7H₂0晶體，使后續(xù)的加熱脫水耗時長，
故答案為：使析出的晶體為Na₂CO₃?H₂O，防止因溫度過低而析出Na₂CO₃?10H₂0晶體或Na₂CO₃?7H₂0晶體，使后續(xù)的加熱脫水耗時長；
（3）在實驗室進行“趁熱過濾”時，要注意減少過濾的時間和保持過濾時的溫度，可采取的措施是用預(yù)熱過濾裝置（或已預(yù)熱的布氏漏斗趁熱抽濾，或用常壓熱過濾漏斗進行過濾），故答案為：用預(yù)熱過濾裝置（或已預(yù)熱的布氏漏斗趁熱抽濾，或用常壓熱過濾漏斗進行過濾）；
（4）根據(jù)流程圖內(nèi)容“母液”中存在氯離子和硫酸根離子，若參與循環(huán)，將使離子濃度增大，導(dǎo)致產(chǎn)品純度降低，故答案為：產(chǎn)品純度降低；因為循環(huán)使用時母液中Cl^-與SO₄^2-濃度增大，導(dǎo)致產(chǎn)品含有NaCl或Na₂SO₄雜質(zhì)；
（5）通過觀察兩個熱化學方程式，利用蓋斯定律，可將兩式相減得到Na₂CO₃?H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g），即Na₂CO₃?H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol，
故答案為：Na₂CO₃?H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol．
分析：（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、CaCO₃沉淀；
（2）觀察坐標圖，溫度減少至313K時發(fā)生突變，溶解度迅速減少，若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）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方程式，利用蓋斯定律來計算焓變即可．
點評：本題是一道綜合題，考查學生分析和解決問題的能力，綜合性強，難度大．