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(纯度约98%)中含有Ca^2＋、Mg^2＋、Fe^3＋、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”，可采用的措施是__________(写出1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)ΔH₁＝＋532.36 kJ·mol^－1
Na₂CO₃·10H₂O(s)=Na₂CO₃·H₂O(s)＋9H₂O(g)ΔH₂＝＋473.63 kJ·mol^－1
写出Na₂CO₃·H₂O脱水反应的热化学方程式______________________。

Answer 1

(1)Mg(OH)₂、Fe(OH)₃、CaCO₃
(2)防止温度下降时Na₂CO₃·H₂O溶解，避免析出Na₂CO₃·10H₂O或Na₂CO₃·7H₂O
(3)预热过滤装置(或用常压热过滤漏斗进行过滤)
(4)产品纯度降低，因循环使用时母液中Cl^－与SO₄^2-累积，导致产品中含有NaCl或Na₂SO₄等杂质
(5)Na₂CO₃·H₂O(s)=Na₂CO₃(s)＋H₂O(g)　ΔH＝＋58.73 kJ/mol

(1)加入过量的NaOH后，溶液中的Mg^2＋、Fe^3＋与OH^－反应生成难溶物Mg(OH)₂、Fe(OH)₃，CO₃^2-与Ca^2＋反应生成CaCO₃，所以滤渣的主要成分为Mg(OH)₂、Fe(OH)₃、CaCO₃。
(3)保持滤液的温度使过滤过程尽快完成，可以采取的措施有：一是选用热水漏斗(保温漏斗)，保温漏斗应先加好热水并预热；二是选用无颈漏斗(或短颈粗玻璃漏斗)，可避免样品在颈部析出结晶，影响操作；三是使用折叠滤纸(菊花滤纸)，使用折叠滤纸可增大接触面积，有利于热的溶液快速流下，过滤前用少量溶剂润湿滤纸，避免干滤纸在过滤时因吸附溶剂而使晶体析出。
(4)母液中含有NaCl、Na₂SO₄等杂质，循环使用会降低Na₂CO₃的纯度。
(5)根据盖斯定律有：1 mol Na₂CO₃·H₂O脱水反应的ΔH＝＋532.36 kJ/mol－473.63 kJ/mol＝＋58.73 kJ/mol，再根据热化学方程式的书写原则即可写出Na₂CO₃·H₂O脱水反应的热化学方程式。