Question

【题目】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，采取工艺流程如图所示：

已知：Ⅰ．碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示：

Ⅱ．有关物质的溶度积如下

物质	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

（1）加入 NaOH 溶液主要为了除去 （填离子符号），发生反应的离子方程式为__________；“沉淀”的主要成份有________（填化学式）；向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加 NaOH 溶液，当两种沉淀共存且溶液的 pH=8 时， c(Mg2+)：c(Fe3+)=_________．

（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）__________．

（3） “趁热过滤”时的温度应控制在____________．

（4）已知：Na2CO310H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g） △H=+532.36kJmol﹣1

Na2CO310H2O（s）=Na2CO3H2O（s）+9H2O（g） △H=+473.63kJmol﹣1

写出 Na2CO3H2O 脱水反应的热化学方程式__________________．

（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_______，其理由是___________________．

Answer 1

【答案】 MgCO3+2OH-=Mg(OH)2+CO32-、Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓ Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3 2.125×1021 Na2CO3在溶液中存在水解平衡 CO32﹣+H2OHCO3﹣+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 高于36℃ Na2CO3H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g） △H=+58.73KJ/mol 不可行 若“母液”循环使用，则溶液 c(Cl﹣)和 c(SO42﹣)增大，最后所得产物 Na2CO3中混有杂质

【解析】（1）工业碳酸钠（纯度约为 98%）中常含有 Ca2+、Mg2+、Fe3+、Clˉ和SO42ˉ等杂质，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，主要是除去镁离子，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+CO32-、Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓，当两种沉淀共存且溶液的 pH=8 时，c（OH－）=10-14/10-8=10-6mol·L－1； c(Mg2+)：c(Fe3+)= ；（2）热的 Na2CO3 溶液有较强的去油污能力，Na2CO3在溶液中存在水解平衡 CO32﹣+H2OHCO3﹣+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℃ ，使析出的晶体为Na2CO3·H2O，防止因温度过低而析出Na2CO3·10H2O晶体或Na2CO3·7H2O晶体；（4）根据盖斯定律，可将两式相减得到Na2CO3H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g） △H=+58.73kJ/mol；（5）不可行； 若"母液"循环使用，则溶液 c(Cl﹣)和 c(SO42﹣)增大，最后所得产物 Na2CO3 中混有杂质。