实验室中如何通过复分解反应制备Na2SO4？

问题描述

精选答案

如何选择合适的反应物并控制反应条件以确保产物纯度？

反应原理与条件

复分解反应需满足“生成沉淀、气体或水”的条件。制备Na?SO?的典型反应为：
Na?CO?（碳酸钠）与H?SO?（硫酸）反应
离子方程式：
CO?2?+2H?→H?O+CO?↑
产物Na?与SO?2?结合生成Na?SO?。

反应物	物理状态	反应条件	产物分离方法
Na?CO?（固）	固体	加热加速反应	蒸发结晶
H?SO?（浓）	液体	控制浓度（1:1摩尔比）	冷却析出硫酸钠晶体

实验步骤

1. 配制溶液

   • 将Na?CO?固体溶于水，配成饱和溶液。
   • 缓慢加入浓H?SO?，边加边搅拌（避免剧烈放热）。

2. 反应控制

   • 加热至微沸以促进CO?逸出，确保反应完全。
   • 使用pH试纸监测溶液酸性（终点pH≈7）。

3. 产物提纯

   • 蒸发浓缩至出现晶膜后停止加热。
   • 自然冷却结晶，抽滤并用乙醇洗涤晶体。

注意事项

• 安全防护：浓硫酸具强腐蚀性，需佩戴护目镜及手套。
• 反应比例：过量H?SO?可能导致副产物（如NaHSO?）。
• 杂质去除：若原料含Ca2?、Mg2?等离子，需预先用NaOH溶液处理。

替代方案

若实验室无Na?CO?，可用NaOH与H?SO?中和：
2NaOH+H?SO?→Na?SO?+2H?O
此法需精确控制滴定终点，避免过量。

通过上述方法，可高效制备高纯度Na?SO?，适用于晶体生长或化工原料合成场景。