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SO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）在實(shí)驗(yàn)室做Na2CO3·H2O脫水實(shí)驗(yàn)，判斷其脫水完全的方法是：__________。

   （4）生產(chǎn)過程中“母液”____（填“能”或“不能”）循環(huán)使用。若不能，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(yīng)的熱化學(xué)方程式_____________________。

Answer 1

【知識(shí)點(diǎn)】物質(zhì)的分離、提純與檢驗(yàn)J2

【答案解析】

（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Na2CO3·10H2O晶體，令后續(xù)的加熱脫水耗時(shí)長。

        （3） 連續(xù)兩次稱量的質(zhì)量差不超過0.1g。

（4） 不能。原因：“母液”中，含有的離子有Ca2+，Na+，Cl－，SO42-，OH－，CO32-,當(dāng)多次循環(huán)后，使用離子濃度不斷增大，溶解時(shí)會(huì)生成CaSO4，Ca（OH）2，CaCO3等沉淀。（若“母液”循環(huán)使用，可能出現(xiàn)的問題：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)；）

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

  解析：（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；

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，若不趁熱過濾將析出晶體，所以“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晶體或Na2CO3•7H20晶體，使后續(xù)的加熱脫水耗時(shí)長;

（3）在實(shí)驗(yàn)室做Na2CO3·H2O脫水實(shí)驗(yàn)，判斷其脫水完全的方法是：連續(xù)兩次稱量的質(zhì)量差不超過0.1g。

根據(jù)流程圖內(nèi)容“母液”中存在氯離子和硫酸根離子，若參與循環(huán)，將使離子濃度增大，溶解時(shí)會(huì)生成CaSO4，Ca（OH）2，CaCO3等沉淀,導(dǎo)致產(chǎn)品純度降低；

（5）通過觀察兩個(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；

【思路點(diǎn)撥】本題是一道綜合題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，綜合性強(qiáng)，難度大。