Question

碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料．工业碳酸钠（钝度约98%）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^-和SO₄^2-等杂质，提纯工艺路线如下：

已知碳酸钠的溶解度（S）随温度变化的曲线如下图所示：回答下列问题：
（1）滤渣的主要成分为______
（2）“趁热过滤”的原因是______．
（3）若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是______（写出一种）
（4）若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是______．
（5）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，写出Na₂CO₃?H₂O脱水反应的热化学方程式______．

Answer 1

解：（1）碳酸钠中含有Mg²⁺，Fe³⁺，Ca²⁺，所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃沉淀，滤渣的主要成分为Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃，
故答案为：Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃；
（2）根据所给的坐标图可以发现：温度减少至313K时发生突变，溶解度迅速减少，若不趁热过滤将析出晶体，所以“趁热过滤”的原因是使析出的晶体为Na₂CO₃?H₂O，防止因温度过低而析出Na₂CO₃?10H₂0晶体或Na₂CO₃?7H₂0晶体，使后续的加热脱水耗时长，
故答案为：使析出的晶体为Na₂CO₃?H₂O，防止因温度过低而析出Na₂CO₃?10H₂0晶体或Na₂CO₃?7H₂0晶体，使后续的加热脱水耗时长；
（3）在实验室进行“趁热过滤”时，要注意减少过滤的时间和保持过滤时的温度，可采取的措施是用预热过滤装置（或已预热的布氏漏斗趁热抽滤，或用常压热过滤漏斗进行过滤），故答案为：用预热过滤装置（或已预热的布氏漏斗趁热抽滤，或用常压热过滤漏斗进行过滤）；
（4）根据流程图内容“母液”中存在氯离子和硫酸根离子，若参与循环，将使离子浓度增大，导致产品纯度降低，故答案为：产品纯度降低；因为循环使用时母液中Cl^-与SO₄^2-浓度增大，导致产品含有NaCl或Na₂SO₄杂质；
（5）通过观察两个热化学方程式，利用盖斯定律，可将两式相减得到Na₂CO₃?H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g），即Na₂CO₃?H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol，
故答案为：Na₂CO₃?H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol．
分析：（1）因工业碳酸钠中含有Mg²⁺，Fe³⁺，Ca²⁺，所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃沉淀；
（2）观察坐标图，温度减少至313K时发生突变，溶解度迅速减少，若不趁热过滤将析出晶体；
（3）思路方向：1．减少过滤的时间 2．保持过滤时的温度；
（4）分析“母液”中存在的离子，若参与循环，将使离子浓度增大，对工业生产中哪个环节有所影响；
（5）通过观察两个热化学方程式，利用盖斯定律来计算焓变即可．
点评：本题是一道综合题，考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，难度大．