Question

（2010?南通模拟）工业碳酸钠（纯度约为98%）中常含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Clˉ和SO₄²ˉ等杂质，为了提纯工业碳酸钠，并获得试剂级碳酸钠的工艺流程图如下：
已知：碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示：
（1）加入NaOH溶液时发生的离子反应方程式为

Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓

、

MgCO₃+2OH^-=Mg（OH ）₂↓+CO₃^2-

．
（2）热的Na₂CO₃溶液有较强的去油污能力，其原因是（用离子方程式及必要的文字加以解释）

Na₂CO₃在溶液中存在水解平衡CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，溶液呈碱性，当温度升高时水解平衡正向移动，使溶液碱性增强，故去油污能力增强

．
（3）“趁热过滤”时的温度应控制在

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
写出Na₂CO₃?H₂O脱水反应的热化学方程式

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

．
（5）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程图中虚线所示进行循环使用．请你分析实际生产中是否可行

不可行

，其理由是

若“母液”循环使用，则溶液c（Cl^-）和c（SO₄^2-）增大，最后所得产物Na₂CO₃中混有杂质

．

Answer 1

分析：（1）因工业碳酸钠中含有Mg²⁺，Fe³⁺，Ca²⁺，所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃沉淀；
（2）根据碳酸钠溶液中碳酸根离子的水解是吸热反应判断；
（3）使析出的晶体为Na₂CO₃?H₂O，防止因温度过低而析出Na₂CO₃?10H₂0晶体或Na₂CO₃?7H₂0晶体，36℃是一个转折点；
（4）通过观察两个热化学方程式，利用盖斯定律来计算焓变即可；
（5）分析“母液”中存在的离子，若参与循环，将使离子浓度增大，对工业生产中哪个环节有所影响．

解答：解：（1）碳酸钠中含有Mg²⁺，Fe³⁺，Ca²⁺，所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃沉淀，滤渣的主要成分为Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃，发生的发应有：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，MgCO₃+2OH^-=Mg （OH） ₂↓+CO₃^2-，
故答案为：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，MgCO₃+2OH^-=Mg（OH ）₂↓+CO₃^2-；
（2）热的Na₂CO₃溶液有较强的去油污能力，是由于Na₂CO₃在溶液中存在水解平衡CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，溶液呈碱性，当温度升高时水解平衡正向移动，使溶液碱性增强，故去油污能力增强，
故答案为：Na₂CO₃在溶液中存在水解平衡CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，溶液呈碱性，当温度升高时水解平衡正向移动，使溶液碱性增强，故去油污能力增强；
（3）“趁热过滤”的原因是使析出的晶体为Na₂CO₃?H₂O，防止因温度过低而析出Na₂CO₃?10H₂0晶体或Na₂CO₃?7H₂0晶体，所以温度高于36℃，
故答案为：高于36℃；
（4）通过观察两个热化学方程式，利用盖斯定律，可将两式相减得到Na₂CO₃?H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g），
即Na₂CO₃?H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol，
故答案为：Na₂CO₃?H₂O（S）═Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ/mol；
（5）若“母液”循环使用，则溶液c（Cl^-）和c（SO₄^2-）增大，最后所得产物Na₂CO₃中混有杂质，这样不符合该提纯工艺，
故答案为：不可行；若“母液”循环使用，则溶液c（Cl^-）和c（SO₄^2-）增大，最后所得产物Na₂CO₃中混有杂质．

点评：本题考查了物质的分离、提纯及物质的制取等知识，题目难度中等，本题是一道比较综合的试题题，有利于考查学生分析和解决问题的能力．