Question

（2011?鎮(zhèn)江一模）工業(yè)碳酸鈉（純度約為98%）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^-和SO₄^2-等雜質(zhì)，提純工藝線路如下：

Ⅰ、碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質(zhì)如圖所示：

Ⅱ、25℃時(shí)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

回答下列問題：
（1）加入NaOH溶液時(shí)發(fā)生的離子方程式為

Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，MgCO₃+2OH^-=Mg（OH ）₂↓+CO₃^2-

．25℃時(shí)，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⁺）：c（Fe³⁺）=

2.215×10²¹

．
（2）“趁熱過濾”時(shí)的溫度應(yīng)控制在

高于36℃

．
（3）有人從“綠色化學(xué)”角度設(shè)想將“母液”沿流程中虛線所示進(jìn)行循環(huán)使用．請你分析實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中是否可行

不可行

，并說明理由

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)

．
（4）已知：Na₂CO₃?10H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+10H₂O（g）△H=+532.36kJ?mol^-1Na₂CO₃?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^-1

．

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）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(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)；
（3）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(gè)環(huán)節(jié)有所影響；
（4）通過觀察兩個(gè)熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律來計(jì)算焓變即可．

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-；根據(jù)氫氧化鎂和氫氧化鐵的溶解平衡以及溶度積表達(dá)式，則當(dāng)兩種沉淀共存且溶液的pH=8時(shí)，c（Mg²⁺）=

Ksp

[OH-]2

=

5.61×10-12

10-12

=5.61mol/L，c（Fe³⁺）=

Ksp

[OH-]3

=

2.64×10-39

10-18

=2.64×10^-21mol/L，
所以 c（Mg²⁺）：c（Fe³⁺）=5.61：2：.64×10^-21=2.215×10²¹，
故答案為：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，MgCO₃+2OH^-=Mg（OH ）₂↓+CO₃^2-；  2.215×10²¹；
（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℃，故答案為：高于36℃；
（3）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)；
（4）通過觀察兩個(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：本題是一道綜合題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，綜合性強(qiáng)，難度大．