Question

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（純度約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)+9H??₂O(g)  ΔH₁= +473.63 kJ·mol^-1

寫出Na₂CO₃·H₂O脫水反應的熱化學方程式　　　　　　　。

Answer 1

【小題1】(1)濾渣的主要成分為Mg(OH)₂、Fe（OH）₃、CaCO₃。

【小題2】(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Na₂CO₃·10H₂O晶體，令后續的加熱脫水耗時長。

【小題3】(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。

【小題4】(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^-，SO₄^2-，OH^-，CO₃^2-，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。

【小題5】(5)寫出Na₂CO₃·H₂O脫水反應的熱化學方程式

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

解析:

【小題1】(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。

【小題2】(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。

【小題3】(3)思路方向：1.減少過濾的時間 2.保持過濾時的溫度。

【小題4】(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。

【小題5】(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）。