Question

工業碳酸鈉（純度約為98％）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^－和SO₄^2—等雜質，提純工藝線路如圖所示：

Ⅰ．碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質如圖所示：

Ⅱ．有關物質的溶度積如下

物質	CaCO3	MgCO3	Ca（0H）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，反應的離子方程式為              。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）“母液”中除了含有Na⁺、CO₃^2—外，還含有            等離子。

（3）有人從“綠色化學”角度設想將“母液”沿流程中虛線進行循環使用。請你分析在實際工業生產中是否可行：        （填“可行”或“不可行”），并說明理由：             。

（4）已知：Na₂CO₃·10H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+10H₂O（g）=+532.36 kJ·mol^－1

Na₂CO₃·10H₂O（s）=Na₂CO₃·H₂O（s）+9H₂O（g）    =+473.63 kJ·mol^－1

寫出Na₂CO₃·H₂O脫水反應的熱化學方程式：                              。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）MgCO₃+2OH^－ =  Mg（OH）₂+ CO₃^2—（書寫Fe³⁺+3 OH^－=Fe（OH）₃↓、Mg²⁺+2 OH^－=Mg（OH）₂↓不得分）（3分）（3分）

（2）Cl^－、（2分）

（3）不可行（2分）   若“母液”循環使用，則溶液中c（Cl^－）和c（）增大，最后所得產物Na₂CO₃混有雜質（2分）

（4）Na₂CO₃·H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+ H₂O（g）  △H=+58.73 kJ·mol^－1 （3分）

【解析】

試題分析：由溶度積表知，MgCO₃的K_sp最大，在溶液中溶解的最多，其它物質與MgCO₃相差的數量級較大，在溶液里可以忽略。

（1）主要是MgCO₃與NaOH的反應生成K_sp更小的沉淀Mg（OH）₂；

PH=8 ，C _OH-=10^－6  K_sp= c（Mg²⁺）C ²（OH-）= c（Mg²⁺）10^－12 =5.61×10^－12    c（Mg²⁺）=5.61

K_sp= c（Fe³⁺）C ³（OH-）=c（Fe³⁺）10^－18=2.64×10^－39     c（Fe³⁺）=2.64×10^－21

c（Mg²⁺）：c（Fe³⁺）=5.61：2.64×10^－21=

（2）母液”中，與CO₃^2—不形成沉淀的只有Cl^－、

（4）①Na₂CO₃·10H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+10H₂O（g）=+532.36 kJ·mol^－1

②Na₂CO₃·10H₂O（s）=Na₂CO₃·H₂O（s）+9H₂O（g）    =+473.63 kJ·mol^－1

①-②得：Na₂CO₃·H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+ H₂O（g）  △H=+58.73 kJ·mol^－1

考點：本題考查K_sp計算、離子共存、蓋斯定律等相關知識。