Question

高中一道化学题

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SO 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 。
“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)+9H¬2O(g) ΔH1=+473.63 kJ•mol-1
写出Na2CO3•H2O脱水反应的热化学方程式 。

Answer 1

解析：(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308 K时发生突变，溶解度迅速减少，若不趁热过滤将析出晶体Na2CO3·7H2O。

(3)思路方向：①减少过滤的时间;②保持过滤时的温度。(4)思路：分析“母液”中存在的离子，若参与循环，将使离子浓度增大，对工业生产中所得产品的质量有所影响。

(5)通过观察两个热化学方程式，可将两式相减，从而得到Na2CO3·H2O（s）Na2CO3（s）+H2O（g）。

答案：
（1）Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3

（2）使析出的晶体为Na2CO3·H2O，防止因温度过低而析出Na2CO3·10H2O晶体，令后续的加热脱水耗时长

（3）用已预热的布氏漏斗趁热抽滤

（4）问题：溶解时有大量沉淀生成，使Na2CO3损耗且产物Na2CO3混有杂质；原因：“母液”中，含有的离子有Ca2+、Na+、Cl-、、OH-，，当多次循环后，使离子浓度不断增大，溶解时会生成CaSO4、Ca(OH)2、CaCO3等沉淀

（5）Na2CO3·H2O（s）Na2CO3(s)+H2O(g)；ΔH=+58.73 kJ·mol-1

Answer 2

解释与思路：

(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、Ca（OH）2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，弱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) 思路：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，可将两式相减，从而得到Na2CO3H2O（S）==== Na2CO3（s)+ H2O（g）。

Answer 3

（5）Na2CO3.H2O(S)→H2O(L)+Na2CO3(s);△＝-58.73KJ/Mol