Question

工業碳酸鈉(純度約為98％)中含有Mg^2＋、Fe^2＋、Cl^－和SO₄^2－等雜質，提純工藝流程如下：

已知：碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質如下圖所示：

回答下列問題：
（1）溶解時通入熱空氣的作用有                 (寫出兩條即可)；生成氫氧化鎂沉淀的離子方程式為                                  。
（2）“趁熱過濾”時的溫度應控制在                ；簡述過濾后洗滌固體的操作                      。
（3）為檢驗母液中是否含有Cl^-，必須加入的試劑為                     。
（4）實驗室進行“灼燒”的陶瓷儀器有                      。
（5）室溫下用石墨電極電解飽和Na₂CO₃溶液（裝置如圖），寫出Y電極反應式：                         ；一段時間后X電極可收集到的氣體一定有         ，可能有           。

Answer 1

（1）升溫加快溶解速率、除去鐵元素【或加熱促進Fe³⁺（Fe²⁺）的水解或氧化Fe²⁺】（2分）；Mg²⁺ +2OH^－=" Mg" (OH) ₂↓（或MgCO₃ +2OH^－=" Mg" (OH) ₂+CO₃^2－） （2分）
（2）不低于36℃（2分）；
向過濾器中加入36℃的熱水沒過固體表面，待水自然流干后，重復操作2~3次（2分）
（3）足量的Ba(NO₃)₂和HNO₃溶液（1分）、少量的AgNO₃溶液（1分）
（4）坩堝、泥三角（2分）（答酒精燈不倒扣分，其余答錯一個倒扣1分，直到本小問0分）
（5）2H⁺ +2e^- =H₂↑（或2H₂O+2e^- = H₂↑+2OH^-，2分）；O₂；CO₂（寫名稱也給分，各1分，共2分）

試題分析：（1）溶解時通入熱空氣可以加快溶解速率，同時可以氧化亞鐵離子為鐵離子，方便除去鐵元素；鎂離子與氫氧根離子結合生成氫氧化鎂沉淀，離子方程式為Mg²⁺ +2OH^－=" Mg" (OH) ₂↓；
（2）碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出不同的溶質，據圖可知，低于36℃時會生成Na₂CO₃·7H₂O等，所以“趁熱過濾”時的溫度應控制在不能低于36℃；過濾后洗滌固體時不同于一般的洗滌，仍要注意蒸餾水的溫度不能低于36℃，所以正確操作是向過濾器中加入36℃的熱水沒過固體表面，待水自然流干后，重復操作2~3次；
（3）因為溶液中存在SO₄^2－，對Cl^-的檢驗帶來干擾，所以在檢驗Cl^-前先除去SO₄^2－，所用試劑是足量的Ba(NO₃)₂和HNO₃溶液，然后在加入硝酸銀溶液，觀察現象，進行判斷；
（4）坩堝有不同的類型，實驗室進行“灼燒”的陶瓷儀器有瓷坩堝、泥三角；
（5）Y極是陰極，陽離子放電發生還原反應，電極反應式為2H₂O+2e^- = H₂↑+2OH^-，X極為陽極，氫氧根離子放電生成氧氣，所以X極產生的氣體一定有氧氣，X極氫氧根離子放電，導致氫離子濃度增大，所以溶液中的碳酸根離子與氫離子反應會生成二氧化碳氣體，因此氣體中還可能含有二氧化碳。