Question

（2010?南通模擬）工業碳酸鈉（純度約為98%）中常含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Clˉ和SO₄²ˉ等雜質，為了提純工業碳酸鈉，并獲得試劑級碳酸鈉的工藝流程圖如下：
已知：碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質如圖所示：
（1）加入NaOH溶液時發生的離子反應方程式為

Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓

、

MgCO₃+2OH^-=Mg（OH ）₂↓+CO₃^2-

．
（2）熱的Na₂CO₃溶液有較強的去油污能力，其原因是（用離子方程式及必要的文字加以解釋）

Na₂CO₃在溶液中存在水解平衡CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，溶液呈堿性，當溫度升高時水解平衡正向移動，使溶液堿性增強，故去油污能力增強

．
（3）“趁熱過濾”時的溫度應控制在

高于36℃

．
（4）已知：Na₂CO₃?10H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+10H₂O（g）△H=+532.36kJ?mol^-1
Na₂CO₃?10H₂O（s）=Na₂CO₃?H₂O（s）+9H₂O（g）△H=+473.63kJ?mol^-1
寫出Na₂CO₃?H₂O脫水反應的熱化學方程式

Na₂CO₃?H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol

．
（5）有人從“綠色化學”角度設想將“母液”沿流程圖中虛線所示進行循環使用．請你分析實際生產中是否可行

不可行

，其理由是

若“母液”循環使用，則溶液c（Cl^-）和c（SO₄^2-）增大，最后所得產物Na₂CO₃中混有雜質

．

Answer 1

分析：（1）因工業碳酸鈉中含有Mg²⁺，Fe³⁺，Ca²⁺，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；
（2）根據碳酸鈉溶液中碳酸根離子的水解是吸熱反應判斷；
（3）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，36℃是一個轉折點；
（4）通過觀察兩個熱化學方程式，利用蓋斯定律來計算焓變即可；
（5）分析“母液”中存在的離子，若參與循環，將使離子濃度增大，對工業生產中哪個環節有所影響．

解答：解：（1）碳酸鈉中含有Mg²⁺，Fe³⁺，Ca²⁺，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，濾渣的主要成分為Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃，發生的發應有：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，MgCO₃+2OH^-=Mg （OH） ₂↓+CO₃^2-，
故答案為：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，MgCO₃+2OH^-=Mg（OH ）₂↓+CO₃^2-；
（2）熱的Na₂CO₃溶液有較強的去油污能力，是由于Na₂CO₃在溶液中存在水解平衡CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，溶液呈堿性，當溫度升高時水解平衡正向移動，使溶液堿性增強，故去油污能力增強，
故答案為：Na₂CO₃在溶液中存在水解平衡CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，溶液呈堿性，當溫度升高時水解平衡正向移動，使溶液堿性增強，故去油污能力增強；
（3）“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，所以溫度高于36℃，
故答案為：高于36℃；
（4）通過觀察兩個熱化學方程式，利用蓋斯定律，可將兩式相減得到Na₂CO₃?H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g），
即Na₂CO₃?H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol，
故答案為：Na₂CO₃?H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol；
（5）若“母液”循環使用，則溶液c（Cl^-）和c（SO₄^2-）增大，最后所得產物Na₂CO₃中混有雜質，這樣不符合該提純工藝，
故答案為：不可行；若“母液”循環使用，則溶液c（Cl^-）和c（SO₄^2-）增大，最后所得產物Na₂CO₃中混有雜質．

點評：本題考查了物質的分離、提純及物質的制取等知識，題目難度中等，本題是一道比較綜合的試題題，有利于考查學生分析和解決問題的能力．