Question

碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料．工业碳酸钠（纯度约98%）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^-和SO₄^2-等杂质，提纯工艺路线如下：

回答下列问题：
（1）滤渣的主要成分为

 

．
（2）实验室进行蒸发浓缩结晶用到的主要仪器有

 

酒精灯、玻璃棒等；蒸发过程中玻璃棒的作用是

 

．
（3）若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是

 

．
（4）请设计实验方案验证工业碳酸钠中含有Na2SO4、NaCl杂质．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）因工业碳酸钠（钝度约98%）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）根据实验用到的仪器以及其发挥的作用来回答；
（3）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；
（4）碳酸钠可以和酸反应生成二氧化碳气体；白色且不溶于硝酸的沉淀有硫酸钡和氯化银两种，能和硝酸酸化的硝酸银反应生成白色沉淀的是含有氯离子的化合物，据此进行鉴别．

解答： 解：（1）工业碳酸钠（钝度约98%）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，
故答案为：Mg（OH）₂、Fe（OH）₃、CaCO₃；
（2）进行蒸发浓缩结晶用到的主要仪器有：蒸发皿、酒精灯、玻璃棒等，蒸发过程中玻璃棒的作用是搅拌，防止溶液局部温度较高，造成液滴或晶体飞溅．
故答案为：蒸发皿；搅拌，防止溶液局部温度较高，造成液滴或晶体飞溅；
（3）根据流程图内容“母液”中存在氯离子和硫酸根离子，若参与循环，将使离子浓度增大，导致产品纯度降低，故答案为：产品纯度降低，因为循环使用时母液中Cl^-与SO₄^2-浓度增大，导致产品含有NaCl或Na₂SO₄杂质；
（4）向待测溶液中加入Ba（NO₃）₂ 溶液至过量，生成的白色且不溶于硝酸的沉淀是硫酸钡，证明含有硫酸钠；
能和硝酸酸化的硝酸银反应生成的白色沉淀一定是氯化银，证明含有氯化钠，
故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
步骤2：往步骤1所得溶液中滴加过量Ba（NO3）2溶液	有白色沉淀生成，说明工业碳酸钠含有Na2SO4杂质
步骤3：将步骤2溶液静置，往上层澄清溶液中滴加 几滴AgNO3溶液	有白色沉淀生成，说明工业碳酸钠含有NaCl 杂质

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点评：本题是一道综合题，考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，难度大．