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Ca^2＋、Mg^2＋、Fe^3＋、Cl^－和SO₄^2-等雜質(zhì)，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”，可采用的措施是__________(寫出1種)。
(4)若“母液”循環(huán)使用，可能出現(xiàn)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)ΔH₂＝＋473.63 kJ·mol^－1
寫出Na₂CO₃·H₂O脫水反應的熱化學方程式______________________。

Answer 1

(1)Mg(OH)₂、Fe(OH)₃、CaCO₃
(2)防止溫度下降時Na₂CO₃·H₂O溶解，避免析出Na₂CO₃·10H₂O或Na₂CO₃·7H₂O
(3)預熱過濾裝置(或用常壓熱過濾漏斗進行過濾)
(4)產(chǎn)品純度降低，因循環(huán)使用時母液中Cl^－與SO₄^2-累積，導致產(chǎn)品中含有NaCl或Na₂SO₄等雜質(zhì)
(5)Na₂CO₃·H₂O(s)=Na₂CO₃(s)＋H₂O(g)　ΔH＝＋58.73 kJ/mol

(1)加入過量的NaOH后，溶液中的Mg^2＋、Fe^3＋與OH^－反應生成難溶物Mg(OH)₂、Fe(OH)₃，CO₃^2-與Ca^2＋反應生成CaCO₃，所以濾渣的主要成分為Mg(OH)₂、Fe(OH)₃、CaCO₃。
(3)保持濾液的溫度使過濾過程盡快完成，可以采取的措施有：一是選用熱水漏斗(保溫漏斗)，保溫漏斗應先加好熱水并預熱；二是選用無頸漏斗(或短頸粗玻璃漏斗)，可避免樣品在頸部析出結(jié)晶，影響操作；三是使用折疊濾紙(菊花濾紙)，使用折疊濾紙可增大接觸面積，有利于熱的溶液快速流下，過濾前用少量溶劑潤濕濾紙，避免干濾紙在過濾時因吸附溶劑而使晶體析出。
(4)母液中含有NaCl、Na₂SO₄等雜質(zhì)，循環(huán)使用會降低Na₂CO₃的純度。
(5)根據(jù)蓋斯定律有：1 mol Na₂CO₃·H₂O脫水反應的ΔH＝＋532.36 kJ/mol－473.63 kJ/mol＝＋58.73 kJ/mol，再根據(jù)熱化學方程式的書寫原則即可寫出Na₂CO₃·H₂O脫水反應的熱化學方程式。