Question

工业碳酸钠（纯度约为98%）中含有Ca 2+ 、Mg 2+ 、Fe 3+ 、Cl - 和SO 4 2- 等杂质，提纯工艺线路如下：

工业碳酸钠（纯度约为98%）中含有Ca 2+ 、Mg 2+ 、Fe 3+ 、Cl - 和SO 4 2- 等杂质，提纯工艺线路如下： Ⅰ、碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示： Ⅱ、25℃时有关物质的溶度积如下： 物质 CaCO 3 MgCO 3 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 回答下列问题：（1）加入NaOH溶液时发生的离子方程式为______．25℃时，向含有Mg 2+ 、Fe 3+ 的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH=8时，c（Mg 2+ ）：c（Fe 3+ ）=______．（2）“趁热过滤”时的温度应控制在______．（3）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用．请你分析实际工业生产中是否可行______，并说明理由______．（4）已知：Na 2 CO 3 ?10H 2 O（s）=Na 2 CO 3 （s）+10H 2 O（g）△H=+532.36kJ?mol -1 Na 2 CO 3 ?10H 2 O（s）=Na 2 CO 3 ?H 2 O（s）+9H 2 O（g）△H=+473.63kJ?mol -1 写出Na 2 CO 3 ?H 2 O脱水反应的热化学方程式______．

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Answer 1

（1）碳酸钠中含有Mg 2+ ，Fe 3+ ，Ca 2+ ，所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液，可生成Mg（OH） 2 、Fe（OH） 3 、CaCO 3 沉淀，滤渣的主要成分为Mg（OH） 2 、Fe（OH） 3 、CaCO 3 ，发生的发应有：Fe 3+ +3OH - =Fe（OH） 3 ↓，MgCO 3 +2OH - =Mg （OH） 2 ↓+CO 3 2- ；根据氢氧化镁和氢氧化铁的溶解平衡以及溶度积表达式，则当两种沉淀共存且溶液的pH=8时，c（Mg 2+ ）= Ksp [O H - ] 2 = 5.61×1 0 -12 1 0 -12 =5.61mol/L，c（Fe 3+ ）= Ksp [O H - ] 3 = 2.64×1 0 -39 1 0 -18 =2.64×10 -21 mol/L， 所以 c（Mg 2+ ）：c（Fe 3+ ）=5.61：2：.64×10 -21 =2.215×10 21 ， 故答案为：Fe 3+ +3OH - =Fe（OH） 3 ↓，MgCO 3 +2OH - =Mg（OH ） 2 ↓+CO 3 2- ；  2.215×10 21 ； （2）“趁热过滤”的原因是使析出的晶体为Na 2 CO 3 ?H 2 O，防止因温度过低而析出Na 2 CO 3 ?10H 2 0晶体或Na 2 CO 3 ?7H 2 0晶体，所以温度高于36℃，故答案为：高于36℃； （3）若“母液”循环使用，则溶液c（Cl - ）和c（SO 4 2- ）增大，最后所得产物Na 2 CO 3 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（SO 4 2- ）增大，最后所得产物Na 2 CO 3 中混有杂质； （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Na 2 CO 3 ?H 2 O（S）═Na 2 CO 3 （s）+H 2 O（g）， 即Na 2 CO 3 ?H 2 O（S）═Na 2 CO 3 （s）+H 2 O（g）△H=+58.73kJ/mol， 故答案为：Na 2 CO 3 ?H 2 O（S）═Na 2 CO 3 （s）+H 2 O（g）△H=+58.73kJ/mol．