Question

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℃時有關物質(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溶液時發(fā)生的離子方程式為______．25℃時，向含有Mg²⁺、Fe³⁺的溶液中滴加NaOH溶液，當兩種沉淀共存且溶液的pH=8時，c（Mg²⁺）：c（Fe³⁺）=______．
（2）“趁熱過濾”時的溫度應控制在______．
（3）有人從“綠色化學”角度設想將“母液”沿流程中虛線所示進行循環(huán)使用．請你分析實際工業(yè)生產(chǎn)中是否可行______，并說明理由______．
（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脫水反應的熱化學方程式______．

Answer 1

【答案】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℃是一個轉(zhuǎn)折點；
（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)中哪個環(huán)節(jié)有所影響；
（4）通過觀察兩個熱化學方程式，利用蓋斯定律來計算焓變即可．
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式，則當兩種沉淀共存且溶液的pH=8時，c（Mg²⁺）===5.61mol/L，c（Fe³⁺）===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）通過觀察兩個熱化學方程式，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．
點評：本題是一道綜合題，考查學生分析和解決問題的能力，綜合性強，難度大．