Question

（08年广东卷）碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠（钝度约98％）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^-和SO等杂质，提纯工艺路线如下：

 

 

 

 

 

 

已知碳酸钠的溶解度（S）随温度变化的曲线如下图所示：

回答下列问题：

（1）滤渣的主要成分为　　　　　　　。

（2）“趁热过滤”的原因是　　　　　　　。

（3）若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是　　　　　　　（写出1种）。

（4）若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是　　　　　　　。

（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

 

写出Na₂CO₃?H₂O脱水反应的热化学方程式　　　　　　　。

 

Answer 1

答案：

(1)   滤渣的主要成分为Mg(OH)2、Fe（OH）3、CaCO3。

(2)   “趁热过滤”的原因是使析出的晶体为Na2CO3?H2O，防止因温度过低而析出Na2CO3?10H20晶体，令后续的加热脱水耗时长。

(3)   若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是用已预热的布氏漏斗趁热抽滤。

(4)   若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是问题：溶解时有大量沉淀生成，使Na2CO3损耗且产物Na2CO3混有杂质；原因：“母液”中，含有的离子有Ca2+，Na+，Cl-，SO42-，OH-，CO32-，当多次循环后，使用离子浓度不断增大，溶解时会生成CaSO4，Ca（OH）2，CaCO3等沉淀。

(5)   写出Na2CO3?H2O脱水反应的热化学方程式

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

解析：

(1)     因工业碳酸钠中含有Mg2+，Fe3+，Ca2+，所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液，可生成Mg(OH)2、Fe（OH）3、Ca（OH）2沉淀。

(2)     观察坐标图，温度减少至313K时发生突变，溶解度迅速减少，弱不趁热过滤将析出晶体。

(3)     思路方向：1.减少过滤的时间 2.保持过滤时的温度。

(4)     思路：分析“母液”中存在的离子，若参与循环，将使离子浓度增大，对工业生产中哪个环节有所影响。

(5)     通过观察两个热化学方程式，可将两式相减，从而得到Na2CO3?H2O（S）==== Na2CO3（s)+ H2O（g）。