Question

【題目】工業(yè)碳酸鈉（純度約為 98%）中常含有 Ca2+、Mg2+、Fe3+、Clˉ和SO42ˉ等雜質(zhì)．為了提純工業(yè)碳酸鈉，并獲得試劑級碳酸鈉，采取工藝流程如圖所示：

已知：Ⅰ．碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質(zhì)如下圖所示：

Ⅱ．有關(guān)物質(zhì)的溶度積如下

物質(zhì)	CaCO3	MgCO3	Ca(OH)2	Mg(OH)2	Fe(OH)3
Ksp	4.96×10﹣9	6.82×10﹣6	4.68×10﹣6	5.61×10﹣12	2.64×10﹣39

（1）加入 NaOH 溶液主要為了除去 （填離子符號），發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________；“沉淀”的主要成份有________（填化學(xué)式）；向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加 NaOH 溶液，當(dāng)兩種沉淀共存且溶液的 pH=8 時， c(Mg2+)：c(Fe3+)=_________．

（2）熱的 Na2CO3 溶液有較強(qiáng)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）__________．

（3） “趁熱過濾”時的溫度應(yīng)控制在____________．

（4）已知：Na2CO310H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g） △H=+532.36kJmol﹣1

Na2CO310H2O（s）=Na2CO3H2O（s）+9H2O（g） △H=+473.63kJmol﹣1

寫出 Na2CO3H2O 脫水反應(yīng)的熱化學(xué)方程式__________________．

（5）有人從“綠色化學(xué)”角度設(shè)想將“母液”沿流程圖中虛線所示進(jìn)行循環(huán)使用．請你分析實際生產(chǎn)中是否可行_______，其理由是___________________．

Answer 1

【答案】 MgCO3+2OH-=Mg(OH)2+CO32-、Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓ Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3 2.125×1021 Na2CO3在溶液中存在水解平衡 CO32﹣+H2OHCO3﹣+OH﹣，溶液呈堿性，當(dāng)溫度升高時水解平衡正向移動，使溶液堿性增強(qiáng)，故去油污能力增強(qiáng) 高于36℃ Na2CO3H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g） △H=+58.73KJ/mol 不可行 若“母液”循環(huán)使用，則溶液 c(Cl﹣)和 c(SO42﹣)增大，最后所得產(chǎn)物 Na2CO3中混有雜質(zhì)

【解析】（1）工業(yè)碳酸鈉（純度約為 98%）中常含有 Ca2+、Mg2+、Fe3+、Clˉ和SO42ˉ等雜質(zhì)，所以“除雜”中加入過量的NaOH溶液，可生成Mg(OH)2 、Fe(OH)3 、CaCO3沉淀，主要是除去鎂離子，濾渣的主要成分為Mg(OH)2 、Fe(OH)3 、CaCO3，發(fā)生的發(fā)應(yīng)有：Fe3＋+3OH－=Fe(OH)3 ↓，MgCO3+2OH-=Mg(OH)2+CO32-、Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓，當(dāng)兩種沉淀共存且溶液的 pH=8 時，c（OH－）=10-14/10-8=10-6mol·L－1； c(Mg2+)：c(Fe3+)= ；（2）熱的 Na2CO3 溶液有較強(qiáng)的去油污能力，Na2CO3在溶液中存在水解平衡 CO32﹣+H2OHCO3﹣+OH﹣，溶液呈堿性，當(dāng)溫度升高時水解平衡正向移動，使溶液堿性增強(qiáng)，故去油污能力增強(qiáng)。（3） “趁熱過濾”時的溫度應(yīng)控制在高于36℃ ，使析出的晶體為Na2CO3·H2O，防止因溫度過低而析出Na2CO3·10H2O晶體或Na2CO3·7H2O晶體；（4）根據(jù)蓋斯定律，可將兩式相減得到Na2CO3H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g） △H=+58.73kJ/mol；（5）不可行； 若"母液"循環(huán)使用，則溶液 c(Cl﹣)和 c(SO42﹣)增大，最后所得產(chǎn)物 Na2CO3 中混有雜質(zhì)。