Trong quy trình của phương pháp Solvay, NaHCO3 dễ tách ra khỏi dung dịch phản ứng ở dạng tinh thể, rồi được đem nhiệt phân theo phương trình hoá học:
2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) (1)
Biết enthalpy tạo thành chuẩn (kJ/mol) của NaHCO3(s), Na2CO3(s), H2O(g) và CO2(g) có giá trị lần lượt là –951, –1131, –242 và –394; ion CO32– của Na2CO3 và ion HCO3– của NaHCO3 đều bị thuỷ phân:
CO32–(aq) + H2O(l) ⇋ OH–(aq) + HCO3–(aq)
HCO3–(aq) + H2O(l) ⇋ OH–(aq) + H2CO3(aq)
Khác với NaHCO3, Na2CO3 không được sử dụng điều trị triệu chứng đau dạ dày.
a) NaHCO3 dễ tách ra khỏi dung dịch phản ứng vì nước bay hơi làm dung dịch cô đặc, tạo điều kiện cho NaHCO3 kết tinh.
b) Chấp nhận biến thiên enthalpy của phản ứng không thay đổi theo nhiệt độ và bằng với giá trị tính theo enthalpy tạo thành chuẩn của các chất, thì giá trị biến thiên enthalpy của phản ứng (1) là +135 kJ.
c) Na2CO3 không được dùng điều trị triệu chứng đau dạ dày do chất này tạo môi trường kiềm mạnh hơn NaHCO3.
d) Ngoài phương pháp Solvay, việc sản xuất Na2CO3 còn được thực hiện bằng phản ứng giữa CaCO3 và NaCl.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Sai, trong phương pháp Solvay, NaHCO3 tách ra không phải bằng cách đun nóng để dung dịch bay hơi bớt nước rồi NaHCO3 kết tinh mà tách bằng cách làm lạnh ngay hỗn hợp phản ứng, NaHCO3 có độ tan nhỏ, nhất là ở nhiệt độ thấp, sẽ kết tinh và tách ra.
(b) Đúng:
ΔrH(1) = – 1131 – 242 – 394 – (-951).2 = 135 kJ
(c) Đúng, Na2CO3 có môi trường kiềm mạnh hơn nhiều NaHCO3 nên khó điều chỉnh pH trong dạ dày tới mức phù hợp.
(d) Sai, CaCO3 không phản ứng với NaCl. Với những ưu điểm vượt trội cả về chi phí nguyên liệu và cách vận hành, phương pháp Solvay chiếm ưu thế tuyệt đối trong sản xuất Na2CO3. Ngoài phương pháp Solvay có thể khai thác trực tiếp Na2CO3 từ quặng hoặc cải tiến chính phương pháp Solvay bằng cách kết hợp với nhà máy sản xuất NH3 (bỏ sử dụng CaCO3, nguyên liệu CO2, NH3 lấy từ nhà máy sản xuất NH3, thành phẩm là NaHCO3, NH4Cl).