Question

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^-和等雜質(zhì)，提純工藝路線(xiàn)如下：

已知碳酸鈉的溶解度（S）隨溫度變化的曲線(xiàn)如下圖所示：

回答下列問(wèn)題：

（1）濾渣的主要成分為_(kāi)_______________。

（2）“趁熱過(guò)濾”的原因是________________________________________。

（3）若在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“趁熱過(guò)濾”，可采取的措施是_______________________（寫(xiě)出1種）。

（4）若“母液”循環(huán)使用，可能出現(xiàn)的問(wèn)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)  ΔH₂=+473.63 kJ·mol^-1

寫(xiě)出Na₂CO₃·H₂O脫水反應(yīng)的熱化學(xué)方程式______________________________。

Answer 1

（1）Mg(OH)₂、Fe(OH)₃、CaCO₃

（2）使析出的晶體為Na₂CO₃·H₂O，防止因溫度過(guò)低而析出Na₂CO₃·10H₂O晶體，令后續(xù)的加熱脫水耗時(shí)長(zhǎng)

（3）用已預(yù)熱的布氏漏斗趁熱抽濾

（4）問(wèn)題：溶解時(shí)有大量沉淀生成，使Na₂CO₃損耗且產(chǎn)物Na₂CO₃混有雜質(zhì)；原因：“母液”中，含有的離子有Ca²⁺、Na⁺、Cl^-、、OH^-，，當(dāng)多次循環(huán)后，使離子濃度不斷增大，溶解時(shí)會(huì)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)因工業(yè)碳酸鈉中含有Mg²⁺、Fe³⁺、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。

(2)觀(guān)察坐標(biāo)圖，溫度減少至308 K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Na₂CO₃·7H₂O。

(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)思路：分析“母液”中存在的離子，若參與循環(huán)，將使離子濃度增大，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中所得產(chǎn)品的質(zhì)量有所影響。

(5)通過(guò)觀(guān)察兩個(gè)熱化學(xué)方程式，可將兩式相減，從而得到Na₂CO₃·H₂O（s）Na₂CO₃（s）+H₂O（g）。