Question

【題目】工業碳酸鈉（純度約為98%）中常含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和S等雜質,為了提純工業碳酸鈉,并獲得試劑級碳酸鈉的簡要工藝流程如圖:

已知:碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質如圖所示:

（1）熱的Na2CO3溶液有較強的去油污能力,其原因是（用離子方程式及必要的文字加以解釋______。

（2）“趁熱過濾”時的溫度應控制在______。

（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

寫出Na2CO3·H2O脫水反應的熱化學方程式:_____________。

（4）有人從“綠色化學”角度設想將“母液”沿流程圖中虛線所示進行循環使用,請你分析實際生產中是否可行:______,其理由是____________________

Answer 1

【答案】Na2CO3在溶液中存在水解平衡C+H2OHC+OH-,溶液呈堿性,當溫度升高時水解平衡正向移動,使溶液堿性增強,故去油污能力增強 36 ℃以上 Na2CO3·H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）　ΔH= +58.73 kJ·mol-1 不可行 若“母液”循環使用,則溶液中c（Cl-）和c（S）增大,最后所得產物Na2CO3中混有雜質

【解析】

根據題中信息可知，工業碳酸鈉（純度約為98%）中常含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和S等雜質，為了提純工業碳酸鈉，并獲得試劑級碳酸鈉，根據簡要工藝流程可知：首先將工業碳酸鈉溶解于水，然后加入適量的氫氧化鈉溶液將Ca2+、Mg2+、Fe3+充分沉淀，過濾后將濾液蒸發濃縮、結晶，趁熱過濾后可得到Na2CO3·H2O，將Na2CO3·H2O加熱脫水， 得到試劑級碳酸鈉。

（1）Na2CO3在水溶液中可以水解使溶液呈堿性，熱的Na2CO3溶液有較強的的堿性，有較強的去油污能力。故答案是：Na2CO3在溶液中存在水解平衡C+H2OHC+OH-，溶液呈堿性，當溫度升高時水解平衡正向移動，使溶液堿性增強,故去油污能力增強。

（2）由題中信息可知，碳酸鈉的飽和溶液在36 ℃以上析出的是流程中所得到的Na2CO3·H2O，故“趁熱過濾”時的溫度應控制在36 ℃以上。

（3）根據已知的熱化學方程式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，根據蓋斯定律可知，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脫水反應的熱化學方程式為Na2CO3·H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）　ΔH= +58.73 kJ·mol-1。

（4）有人從“綠色化學”角度設想將“母液”沿流程圖中虛線所示進行循環使用，這種想法在實際生產中是不可行的，其理由是：若“母液”循環使用，由于Cl-和S沒有轉化為沉淀，則溶液中c（Cl-）和c（S）會不斷增大，最后所得產物Na2CO3中混有氯化鈉和硫酸鈉雜質。