Question

19．碳酸鈉是造紙、玻璃、紡織、制革等行業(yè)的重要原料．工業(yè)碳酸鈉（純度約98%）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^-和SO₄^2-等雜質(zhì)，提純工藝流程如下：

已知碳酸鈉的溶解度（S）隨溫度變化的曲線(xiàn)如圖所示：

回答下列問(wèn)題：
（1）濾渣的主要成分為Mg（OH）₂、Fe（OH）₃．
（2）“趁熱過(guò)濾”的原因是使析出的晶體為Na₂CO₃•H₂O，防止因溫度過(guò)低而析出Na₂CO₃•10H₂0晶體或Na₂CO₃•7H₂0晶體，使后續(xù)的加熱脫水耗時(shí)長(zhǎng)．
（3）若在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“趁熱過(guò)濾”，可采取的措施是用預(yù)熱過(guò)濾裝置（或已預(yù)熱的布氏漏斗趁熱抽濾，或用常壓熱過(guò)濾漏斗進(jìn)行過(guò)濾）（寫(xiě)出一種）．
（4）已知：Na₂CO₃•10H₂O （s）═Na₂CO₃（s）+10H₂O（g）△H₁=+532.36kJ•mol^-1
Na₂CO₃•10H₂O（s）═Na₂CO₃•H₂O（s）+9H₂O（g）△H₂=+473.63kJ•mol^-1
寫(xiě)出Na₂CO₃•H₂O脫水反應(yīng)的熱化學(xué)方程式Na₂CO₃•H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol．

Answer 1

分析 工業(yè)碳酸鈉（鈍度約98%）中含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Ca²⁺，所以“除雜”中加入過(guò)量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃沉淀，濾渣的主要成分為Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃，濾液蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，溫度減少至313K時(shí)發(fā)生突變，溶解度迅速減少，需要趁熱過(guò)濾析出晶體，加熱脫水得到試劑級(jí)碳酸鈉，
（1）因工業(yè)碳酸鈉（鈍度約98%）中含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Ca²⁺，所以“除雜”中加入過(guò)量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀；
（2）觀察坐標(biāo)圖，溫度減少至313K時(shí)發(fā)生突變，溶解度迅速減少，若不趁熱過(guò)濾將析出晶體；
（3）思路方向：1．減少過(guò)濾的時(shí)間 2．保持過(guò)濾時(shí)的溫度；
（4）通過(guò)觀察兩個(gè)熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律來(lái)計(jì)算焓變即可．

解答 解：（1）工業(yè)碳酸鈉（鈍度約98%）中含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Ca²⁺，所以“除雜”中加入過(guò)量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，濾渣的主要成分為Mg（OH）₂、Fe（OH）₃，
故答案為：Mg（OH）₂、Fe（OH）₃；
（2）根據(jù)所給的坐標(biāo)圖可以發(fā)現(xiàn)：溫度減少至313K時(shí)發(fā)生突變，溶解度迅速減少，若不趁熱過(guò)濾將析出晶體，所以“趁熱過(guò)濾”的原因是使析出的晶體為Na₂CO₃•H₂O，防止因溫度過(guò)低而析出Na₂CO₃•10H₂0晶體或Na₂CO₃•7H₂0晶體，使后續(xù)的加熱脫水耗時(shí)長(zhǎng)，
故答案為：使析出的晶體為Na₂CO₃•H₂O，防止因溫度過(guò)低而析出Na₂CO₃•10H₂0晶體或Na₂CO₃•7H₂0晶體，使后續(xù)的加熱脫水耗時(shí)長(zhǎng)；
（3）在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“趁熱過(guò)濾”時(shí)，要注意減少過(guò)濾的時(shí)間和保持過(guò)濾時(shí)的溫度，可采取的措施是用預(yù)熱過(guò)濾裝置（或已預(yù)熱的布氏漏斗趁熱抽濾，或用常壓熱過(guò)濾漏斗進(jìn)行過(guò)濾），故答案為：用預(yù)熱過(guò)濾裝置（或已預(yù)熱的布氏漏斗趁熱抽濾，或用常壓熱過(guò)濾漏斗進(jìn)行過(guò)濾）；
（4）通過(guò)觀察兩個(gè)熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律，可將兩式相減得到Na₂CO₃•H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g），即Na₂CO₃•H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol，
故答案為：Na₂CO₃•H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道綜合題，主要考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力、實(shí)驗(yàn)分離過(guò)程的分析應(yīng)用，綜合性強(qiáng)，題目難度大．