Question

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（纯度约98%）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^-和等杂质，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)  ΔH₂=+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）Mg(OH)₂、Fe(OH)₃、CaCO₃

（2）使析出的晶体为Na₂CO₃·H₂O，防止因温度过低而析出Na₂CO₃·10H₂O晶体，令后续的加热脱水耗时长

（3）用已预热的布氏漏斗趁热抽滤

（4）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^-、、OH^-，，当多次循环后，使离子浓度不断增大，溶解时会生成CaSO₄、Ca(OH)₂、CaCO₃等沉淀

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

【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、CaCO₃沉淀。

(2)观察坐标图，温度减少至308 K时发生突变，溶解度迅速减少，若不趁热过滤将析出晶体Na₂CO₃·7H₂O。

(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，对工业生产中所得产品的质量有所影响。

(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）。