Question

（2010?南通模擬）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(zhì)如圖所示：
（1）加入NaOH溶液時發(fā)生的離子反應(yīng)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(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）

Na₂CO₃在溶液中存在水解平衡CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+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℃

．
（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(yīng)的熱化學(xué)方程式

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

．
（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

不可行

，其理由是

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

．

Answer 1

分析：（1）因工業(yè)碳酸鈉中含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，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(jù)碳酸鈉溶液中碳酸根離子的水解是吸熱反應(yīng)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(zhuǎn)折點；
（4）通過觀察兩個熱化學(xué)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(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．

解答：解：（1）碳酸鈉中含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，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(fā)生的發(fā)應(yīng)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(qiáng)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(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)，
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(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”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(xué)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(huán)使用，則溶液c（Cl^-）和c（SO₄^2-）增大，最后所得產(chǎn)物Na₂CO₃中混有雜質(zhì)，這樣不符合該提純工藝，
故答案為：不可行；若“母液”循環(huán)使用，則溶液c（Cl^-）和c（SO₄^2-）增大，最后所得產(chǎn)物Na₂CO₃中混有雜質(zhì)．

點評：本題考查了物質(zhì)的分離、提純及物質(zhì)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(xué)生分析和解決問題的能力．