Question

19．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Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^-和SO₄^2-等杂质，提纯工艺流程如下：

已知碳酸钠的溶解度（S）随温度变化的曲线如图所示：

回答下列问题：
（1）滤渣的主要成分为Mg（OH）₂、Fe（OH）₃．
（2）“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．
（3）若在实验室进行“趁热过滤”，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）（写出一种）．
（4）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Na₂CO₃•H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol．

Answer 1

分析 工业碳酸钠（钝度约98%）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，滤液蒸发浓缩结晶，温度减少至313K时发生突变，溶解度迅速减少，需要趁热过滤析出晶体，加热脱水得到试剂级碳酸钠，
（1）因工业碳酸钠（钝度约98%）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）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．

解答 解：（1）工业碳酸钠（钝度约98%）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沉淀，滤渣的主要成分为Mg（OH）₂、Fe（OH）₃，
故答案为：Mg（OH）₂、Fe（OH）₃；
（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）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．

点评 本题是一道综合题，主要考查学生分析和解决问题的能力、实验分离过程的分析应用，综合性强，题目难度大．