Question

工业碳酸钠(纯度约为98％)中含有Mg^2＋、Fe^2＋、Cl^－和SO₄^2－等杂质，提纯工艺流程如下：

已知：碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示：

回答下列问题：
（1）溶解时通入热空气的作用有                 (写出两条即可)；生成氢氧化镁沉淀的离子方程式为                                  。
（2）“趁热过滤”时的温度应控制在                ；简述过滤后洗涤固体的操作                      。
（3）为检验母液中是否含有Cl^-，必须加入的试剂为                     。
（4）实验室进行“灼烧”的陶瓷仪器有                      。
（5）室温下用石墨电极电解饱和Na₂CO₃溶液（装置如图），写出Y电极反应式：                         ；一段时间后X电极可收集到的气体一定有         ，可能有           。

Answer 1

（1）升温加快溶解速率、除去铁元素【或加热促进Fe³⁺（Fe²⁺）的水解或氧化Fe²⁺】（2分）；Mg²⁺ +2OH^－=" Mg" (OH) ₂↓（或MgCO₃ +2OH^－=" Mg" (OH) ₂+CO₃^2－） （2分）
（2）不低于36℃（2分）；
向过滤器中加入36℃的热水没过固体表面，待水自然流干后，重复操作2~3次（2分）
（3）足量的Ba(NO₃)₂和HNO₃溶液（1分）、少量的AgNO₃溶液（1分）
（4）坩埚、泥三角（2分）（答酒精灯不倒扣分，其余答错一个倒扣1分，直到本小问0分）
（5）2H⁺ +2e^- =H₂↑（或2H₂O+2e^- = H₂↑+2OH^-，2分）；O₂；CO₂（写名称也给分，各1分，共2分）

试题分析：（1）溶解时通入热空气可以加快溶解速率，同时可以氧化亚铁离子为铁离子，方便除去铁元素；镁离子与氢氧根离子结合生成氢氧化镁沉淀，离子方程式为Mg²⁺ +2OH^－=" Mg" (OH) ₂↓；
（2）碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出不同的溶质，据图可知，低于36℃时会生成Na₂CO₃·7H₂O等，所以“趁热过滤”时的温度应控制在不能低于36℃；过滤后洗涤固体时不同于一般的洗涤，仍要注意蒸馏水的温度不能低于36℃，所以正确操作是向过滤器中加入36℃的热水没过固体表面，待水自然流干后，重复操作2~3次；
（3）因为溶液中存在SO₄^2－，对Cl^-的检验带来干扰，所以在检验Cl^-前先除去SO₄^2－，所用试剂是足量的Ba(NO₃)₂和HNO₃溶液，然后在加入硝酸银溶液，观察现象，进行判断；
（4）坩埚有不同的类型，实验室进行“灼烧”的陶瓷仪器有瓷坩埚、泥三角；
（5）Y极是阴极，阳离子放电发生还原反应，电极反应式为2H₂O+2e^- = H₂↑+2OH^-，X极为阳极，氢氧根离子放电生成氧气，所以X极产生的气体一定有氧气，X极氢氧根离子放电，导致氢离子浓度增大，所以溶液中的碳酸根离子与氢离子反应会生成二氧化碳气体，因此气体中还可能含有二氧化碳。