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)+9H??₂O(g)  ΔH₁= +473.63 kJ·mol^-1

写出Na₂CO₃·H₂O脱水反应的热化学方程式　　　　　　　。

Answer 1

【小题1】(1)滤渣的主要成分为Mg(OH)₂、Fe（OH）₃、CaCO₃。

【小题2】(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Na₂CO₃·10H₂O晶体，令后续的加热脱水耗时长。

【小题3】(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。

【小题4】(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^-，SO₄^2-，OH^-，CO₃^2-，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。

【小题5】(5)写出Na₂CO₃·H₂O脱水反应的热化学方程式

Na₂CO₃·H₂O（S）==== Na₂CO₃（s） + H₂O（g）;H= +58.73kJ/mol

解析:

【小题1】(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。

【小题2】(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。

【小题3】(3)思路方向：1.减少过滤的时间 2.保持过滤时的温度。

【小题4】(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。

【小题5】(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）。