Question

工業(yè)碳酸鈉（純度約為98%）中含有Mg²⁺、Fe²⁺、Cl^-和SO₄^2-等雜質，提純工藝流程如圖1：

已知：碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質如圖2所示：

回答下列問題：
（1）溶解時通入熱空氣的作用有

 

（寫出兩條即可）；生成氫氧化鎂沉淀的離子方程式為

 

．
（2）“趁熱過濾”時的溫度應控制在

 

；簡述過濾后洗滌固體的操作

 

．
（3）為檢驗母液中是否含有Cl^-，必須加入的試劑為

 

．
（4）實驗室進行“灼燒”的陶瓷儀器有

 

．
（5）室溫下用石墨電極電解飽和Na₂CO₃溶液（裝置如圖3），寫出Y電極反應式：

 

；一段時間后X電極可收集到的氣體一定有

 

，可能有

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,電解原理,鈉的重要化合物

專題：實驗題

分析：碳酸鈉中混有Mg²⁺、Fe²⁺、Cl^-和SO₄^2-等雜質，在溶解時通入熱空氣可加快溶解速率、促進Fe³⁺（Fe²⁺）的水解或氧化Fe²⁺，加入氫氧化鈉，過濾后所得濾渣為氫氧化鐵和氫氧化鎂，溶液中主要含有碳酸鈉，并含有少量的Cl^-和SO₄^2-，經蒸發(fā)結晶可得碳酸鈉晶體，灼燒后可得碳酸鈉．
（1）通入熱空氣，有利于氫氧化鐵的生成；
（2）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，洗滌沉淀時注意加水沒過固體表面，使水自然流出，注意不能用冷水；
（3）可用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗；
（4）實驗室灼燒固體一般在坩堝中進行；
（5）Y為陰極，發(fā)生還原反應生成氫氣，X為陽極，生成氧氣．

解答： 解：碳酸鈉中混有Mg²⁺、Fe²⁺、Cl^-和SO₄^2-等雜質，在溶解時通入熱空氣可加快溶解速率、促進Fe³⁺（Fe²⁺）的水解或氧化Fe²⁺，加入氫氧化鈉，過濾后所得濾渣為氫氧化鐵和氫氧化鎂，溶液中主要含有碳酸鈉，并含有少量的Cl^-和SO₄^2-，經蒸發(fā)結晶可得碳酸鈉晶體，灼燒后可得碳酸鈉．
（1）樣品中含有Fe²⁺，通入空氣可被氧化生成Fe³⁺，加熱條件下易水解生成氫氧化鐵沉淀而除去，加入氫氧化鈉溶液，可生成氫氧化鎂沉淀，反應的離子方程式為Mg²⁺+2OH^-=Mg （OH） ₂↓，
故答案為：升溫加快溶解速率、除去鐵元素（或加熱促進Fe³⁺（Fe²⁺）的水解或氧化Fe²⁺）；Mg²⁺+2OH^-=Mg （OH） ₂↓；
（2）“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℃，洗滌沉淀時，可向過濾器中加入36℃的熱水沒過固體表面，待水自然流干后，重復操作2～3次，
故答案為：不低于36℃；向過濾器中加入36℃的熱水沒過固體表面，待水自然流干后，重復操作2～3次；
（3）可用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗氯離子，因含有硫酸根離子，則應先加入足量的硝酸鋇和硝酸溶液，除去硫酸根離子，然后再加入少量的硝酸銀檢驗，
故答案為：足量的Ba（NO₃）₂和HNO₃溶液、少量的AgNO₃溶液；
（4）實驗室灼燒固體一般在坩堝中進行，加熱時還需要泥三角，故答案為：坩堝、泥三角；
（5）Y為陰極，發(fā)生還原反應生成氫氣，電極方程式為2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-），X為陽極，生成氧氣，同時促進水的電離，陽極附近pH減小，則可能還生成二氧化碳氣體，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-）；O₂；CO₂．

點評：本題考查物質的分離、提純、制備以及電解等知識，為高考常見題型，側重于學生的分析能力、實驗能力的考查，注意把握實驗的原理和方法，難度中等．