Question

（08年廣東卷）碳酸鈉是造紙、玻璃、紡織、制革等行業的重要原料。工業碳酸鈉（鈍度約98％）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO等雜質，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1種）。

（4）若“母液”循環使用，可能出現的問題及其原因是_______。

（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脫水反應的熱化學方程式______　。

Answer 1

解析：(1) 因工業碳酸鈉中含有Mg2+，Fe3+，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)     觀察坐標圖，溫度減少至313K時發生突變，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，將使離子濃度增大，對工業生產中哪個環節有所影響。

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

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，令后續的加熱脫水耗時長。

(3)   若在實驗室進行“趁熱過濾”，可采取的措施是用已預熱的布氏漏斗趁熱抽濾。

(4)   若“母液”循環使用，可能出現的問題及其原因是問題：溶解時有大量沉淀生成，使Na2CO3損耗且產物Na2CO3混有雜質；原因：“母液”中，含有的離子有Ca2+，Na+，Cl-，SO42-，OH-，CO32-，當多次循環后，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脫水反應的熱化學方程式

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