Question

3．碳酸鈉是造紙、玻璃、紡織、制革等行業(yè)的重要原料．工業(yè)碳酸鈉（純度約98%）中含有CaSO₄、MgSO₄ 等雜質(zhì)（MgCO₃微溶），提純工藝路線如圖1：

（1）寫出下列物質(zhì)的化學式：BMg（OH）₂、CaCO₃，操作2的優(yōu)點是節(jié)約資源，可能出現(xiàn)的問題及其原因是產(chǎn)品純度降低，因為“母液”多次循環(huán)后Cl^-、SO₄^2- 累積導致產(chǎn)生雜質(zhì)氯化鈉和硫酸鈉．
已知碳酸鈉的溶解度（S）隨溫度變化的曲線如圖2所示：
（2）某同學取12.4gNa₂CO₃晶體，充分加熱后得到固體的質(zhì)量為10.6g，則該晶的化學式為Na₂CO₃•H₂O．
（3）工業(yè)上期望得到的產(chǎn)品為Na₂CO₃•H₂O，在加熱脫水中能節(jié)約燃料．某化學興趣小組設計實驗探究某Na₂CO₃•H₂O樣品的純度．
方案一：取12.40g樣品，向其中滴加7.3%的稀鹽酸至剛好無氣泡產(chǎn)生，共用去鹽酸110.00g，試根據(jù)數(shù)據(jù)計算樣品的純度，并分析原因．
純度：94%
原因：在提純的過程中混入少量的雜質(zhì)
方案二：取12.40g樣品，充分加熱至質(zhì)量不再改變，稱量剩余固體的質(zhì)量為10.42g（加熱所得固體應放在試管（填一儀器的名稱）冷卻，目的是燙傷），試根據(jù)數(shù)據(jù)計算樣品的純度，并分析原因．
純度：84%
原因：根據(jù)Na₂CO₃•H₂O受熱分解的性質(zhì)計算，樣品中雜質(zhì)易分解的雜質(zhì)較多．

Answer 1

分析 （1）因工業(yè)碳酸鈉中含有Mg²⁺，Ca²⁺，所以“除雜”中加入過量的NaOH溶液，可生成的沉淀物質(zhì)為：Mg（OH）₂、CaCO₃；分析“母液”中存在的離子，若參與循環(huán)，將使離子濃度增大，對工業(yè)生產(chǎn)中哪個環(huán)節(jié)有所影響．
（2）設晶體的化學式為Na₂CO₃•xH₂O，然后根據(jù)固體加熱后減輕的質(zhì)量就是結(jié)晶水的質(zhì)量計算即可；
（3）根據(jù)鹽酸的質(zhì)量即可求出碳酸鈉的質(zhì)量，進而求出純度；

解答 解：（1）工業(yè)碳酸鈉（純度約98%）中含有Mg²⁺，Ca²⁺，所以“除雜”中加入過量的NaOH溶液，可生成沉淀Mg（OH）₂、CaCO₃，濾渣的主要成分為Mg（OH）₂、CaCO₃．經(jīng)過操作2可以節(jié)約資源，但是重復利用過程中會增大氯離子和硫酸根離子的濃度，引入雜質(zhì)，故答案為：Mg（OH）₂、CaCO₃；節(jié)約資源；產(chǎn)品純度降低，因為“母液”多次循環(huán)后Cl^-、SO₄^2- 累積導致產(chǎn)生雜質(zhì)氯化鈉和硫酸鈉；
（2）設晶體的化學式為Na₂CO₃•xH₂O，則$\frac{18x}{106+18x}$=$\frac{12.4g-10.6g}{12.4g}$，x=1，故該晶體的化學式為Na₂CO₃•H₂O，故答案為：Na₂CO₃•H₂O；
（3）設碳酸鈉的質(zhì)量為x，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O
 106     73
  x    110g×7.3%    $\frac{106}{73}=\frac{x}{110g×7.3%}$   x=11.66g；  純度=$\frac{11.66g}{12.4g}×100%$≈94%；
故答案為：94%；在提純的過程中混入少量的雜質(zhì)；
方案二：加熱所得固體應放在試管中冷卻，目的是燙傷，$\frac{10.42g}{12.40g}×100%$≈84%；根據(jù)Na₂CO₃•H₂O受熱分解的性質(zhì)計算，樣品中雜質(zhì)易分解的雜質(zhì)較多；
故答案為：試管；燙傷；84%；根據(jù)Na₂CO₃•H₂O受熱分解的性質(zhì)計算，樣品中雜質(zhì)易分解的雜質(zhì)較多；

點評 本題考查了混合物分離的方法、溶解度曲線、鹽的化學性質(zhì)和有關的計算等，是一道綜合題，考查學生分析和解決問題的能力，綜合性強，難度大．