Question

工業(yè)碳酸鈉（純度約為98%）中含有Mg²⁺、Fe³⁺、和Cl^-等雜質(zhì)，一定條件下，用工業(yè)碳酸鈉制取試劑級(jí)碳酸鈉的工藝流程如下：

提示：碳酸鈉飽和溶液在不同溫度（t）下析出的結(jié)晶水合物如下所示：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）一定溫度下，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(shí)，
c（Mg²⁺）：cFe³⁺）=

 

．
（已知：一定溫度下，K_sp[Mg（OH）₂]=5.28×10^-12；K_sp[Fe（OH）₃]=2.64×10^-39）
（2）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行溶解與過(guò)濾均用到玻璃棒，其用途分別為

 

，

 

．
（3）“趁熱過(guò)濾”時(shí)，溫度應(yīng)控制在

 

．
（4）已知：Na₂CO₃?10H₂O（s）═Na₂CO₃（s）+10H₂O（g）△H=+532.36kJ/mol
Na₂CO₃?10H₂O（s）═Na₂CO₃?H₂O（s）+9H₂O（g）△H=+473.63kJ/mol
寫(xiě)出Na₂CO₃?H₂O（s）脫水生成水蒸氣和Na₂CO₃（s）的熱化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,熱化學(xué)方程式,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：工業(yè)碳酸鈉（純度約為98%）中含有Mg²⁺、Fe³⁺、和Cl^-等雜質(zhì)，加入水溶解偶加入氫氧化鈉溶液過(guò)濾得到濾液通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，趁熱過(guò)濾得到碳酸鈉晶體，加熱脫水得到實(shí)際級(jí)碳酸鈉，母液重新溶解循環(huán)使用；
（1）因工業(yè)碳酸鈉中含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Ca²⁺，所以“除雜”中加入過(guò)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(guò)低而析出Na₂CO₃?10H₂0晶體或Na₂CO₃?7H₂0晶體，36℃是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)；
（4）通過(guò)觀察兩個(gè)熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律來(lái)計(jì)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(duì)工業(yè)生產(chǎn)中哪個(gè)環(huán)節(jié)有所影響．

解答： 解：（1）一定溫度下，向含有Mg²⁺、Fe³⁺的溶液中滴加NaOH溶液，加入過(guò)量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃，濾渣的主要成分為Mg（OH）₂、Fe（OH）₃，發(fā)生的發(fā)應(yīng)有：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Mg²⁺+2OH^-=Mg （OH） ₂↓，當(dāng)兩種沉淀共存且溶液的pH=8時(shí)，c（OH^-）=

10-14

10-8

=10^-6mol/L；
c（Mg²⁺）：c（Fe³⁺）=

Ksp(Mg(OH)2)

c2(OH-)

：

Ksp(Fe(OH)3)

c3(OH-)

=

5.28×10-12

(10-8)2

：

2.64×10-39

(10-8)3

=2.00×10²¹；
故答案為：2.00×10²¹；
（2）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行溶解與過(guò)濾均用到玻璃棒，溶解時(shí)利用玻璃棒攪拌加速物質(zhì)溶解，過(guò)濾操作使用玻璃棒引流防止液體飛濺；
故答案為：攪拌，促使固體溶解；引流，防止液體飛濺；
（3）“趁熱過(guò)濾”的原因是使析出的晶體為Na₂CO₃?H₂O，防止因溫度過(guò)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(guò)觀察兩個(gè)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．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)的分離、提純及物質(zhì)的制取等知識(shí)，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(wèn)題的能力．