Question

【题目】工业碳酸钠（纯度约为98%）中常含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和S等杂质,为了提纯工业碳酸钠,并获得试剂级碳酸钠的简要工艺流程如图:

已知:碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示:

（1）热的Na2CO3溶液有较强的去油污能力,其原因是（用离子方程式及必要的文字加以解释______。

（2）“趁热过滤”时的温度应控制在______。

（3）已知:Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g）　ΔH=+532.36 kJ· mol-1

Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3·H2O（s）+9H2O（g）　ΔH=+473.63kJ· mol-1

写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式:_____________。

（4）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程图中虚线所示进行循环使用,请你分析实际生产中是否可行:______,其理由是____________________

Answer 1

【答案】Na2CO3在溶液中存在水解平衡C+H2OHC+OH-,溶液呈碱性,当温度升高时水解平衡正向移动,使溶液碱性增强,故去油污能力增强 36 ℃以上 Na2CO3·H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）　ΔH= +58.73 kJ·mol-1 不可行 若“母液”循环使用,则溶液中c（Cl-）和c（S）增大,最后所得产物Na2CO3中混有杂质

【解析】

根据题中信息可知，工业碳酸钠（纯度约为98%）中常含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和S等杂质，为了提纯工业碳酸钠，并获得试剂级碳酸钠，根据简要工艺流程可知：首先将工业碳酸钠溶解于水，然后加入适量的氢氧化钠溶液将Ca2+、Mg2+、Fe3+充分沉淀，过滤后将滤液蒸发浓缩、结晶，趁热过滤后可得到Na2CO3·H2O，将Na2CO3·H2O加热脱水， 得到试剂级碳酸钠。

（1）Na2CO3在水溶液中可以水解使溶液呈碱性，热的Na2CO3溶液有较强的的碱性，有较强的去油污能力。故答案是：Na2CO3在溶液中存在水解平衡C+H2OHC+OH-，溶液呈碱性，当温度升高时水解平衡正向移动，使溶液碱性增强,故去油污能力增强。

（2）由题中信息可知，碳酸钠的饱和溶液在36 ℃以上析出的是流程中所得到的Na2CO3·H2O，故“趁热过滤”时的温度应控制在36 ℃以上。

（3）根据已知的热化学方程式①Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g）　ΔH=+532.36 kJ· mol-1和②Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3·H2O（s）+9H2O（g）　ΔH=+473.63kJ· mol-1，根据盖斯定律可知，①-②可得Na2CO3·H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g），故其ΔH=+532.36 kJ· mol-1 -473.63kJ· mol-1=+58.73 kJ·mol-1，故Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式为Na2CO3·H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）　ΔH= +58.73 kJ·mol-1。

（4）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程图中虚线所示进行循环使用，这种想法在实际生产中是不可行的，其理由是：若“母液”循环使用，由于Cl-和S没有转化为沉淀，则溶液中c（Cl-）和c（S）会不断增大，最后所得产物Na2CO3中混有氯化钠和硫酸钠杂质。