Question

碳酸鈉是造紙、玻璃、紡織、制革等工業的重要原料．工業碳酸鈉（純度約98%）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^-和SO等雜質，提純工藝流程如圖1，
已知碳酸鈉的溶解度（S）隨溫度變化的曲線如圖2所示：
回答下列問題：
（1）濾渣的主要成分為______．
（2）“趁熱過濾”的原因是______．
（3）若在實驗室進行“趁熱過濾”，可采取的措施是______（寫出1種）．
（4）若“母液”循環使用，可能出現的問題及其原因是______．

Answer 1

（1）工業碳酸鈉（純度約98%）中含有Mg²⁺，Fe³⁺，Ca²⁺，所以“除雜”中加入過量的NaOH溶液，可生成沉淀Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃，濾渣的主要成分為Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃．
故答案為：Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃；
（2）根據所給的坐標圖可以發現：溫度減少至313K時發生突變，溶解度迅速減少，若不趁熱過濾將析出晶體，所以“趁熱過濾”的原因是使析出的晶體為Na₂CO₃?H₂O，防止因溫度過低而析出Na₂CO₃?10H₂0晶體或Na₂CO₃?7H₂0晶體，使后續的加熱脫水耗時長．故答案為：使析出的晶體為Na₂CO₃?H₂O，防止因溫度過低而析出Na₂CO₃?10H₂O晶體，令后續加熱脫水耗時長；
（3）在實驗室進行“趁熱過濾”時，要注意減少過濾的時間和保持過濾時的溫度，可采取的措施是用預熱過濾裝置（或已預熱的布氏漏斗趁熱抽濾，或用常壓熱過濾漏斗進行過濾）．故答案為：用已預熱的熱濾漏斗或用熱毛巾捂住漏斗的外壁進行過濾；
（4）根據流程圖內容“母液”中存在氯離子和硫酸根離子，若參與循環，將使離子濃度增大，導致產品純度降低．故答案為：產品純度降低，因為“母液”多次循環后Cl^-、SO₄^2- 累積導致產生雜質氯化鈉和硫酸鈉．
故答案為：（1）Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃
（2）使析出的晶體為Na₂CO₃?H₂O，防止因溫度過低而析出Na₂CO₃?10H₂O晶體，令后續加熱脫水耗時長
（3）用已預熱的熱濾漏斗或用熱毛巾捂住漏斗的外壁進行過濾
（4）產品純度降低，因為“母液”多次循環后Cl^-、SO₄^2- 累積導致產生雜質氯化鈉和硫酸鈉．