Question

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的工艺流程图如下：

已知：碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如下图所示：

（1）加入NaOH溶液时发生的离子反应方程式为            、            。

（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：Na₂CO₃·10 H₂O(s)＝Na₂CO₃(s)＋10 H₂O(g）  △H＝+532．36kJ·mol^—1

Na₂CO₃·10 H₂O(s)＝Na₂CO₃·H₂O(s)＋9 H₂O(g） △H＝+473．63kJ·mol^—1

写出Na₂CO₃·H₂O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）Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓、MgCO3＋2OH－=Mg(OH)2↓＋CO32－；

（2）因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）高于36℃；（4）Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)＋H2O(g） △H=+58．73kJ·mol－1；

（5）不可行，若“母液”循环使用，则溶液中c(Cl－)和c(SO42－)增大，最后所得产物Na2CO3混有杂质。

【解析】

试题分析：（1）根据工业碳酸钠中含有的离子，以及不能和OH－大量共存，因此发生的离子反应：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓、MgCO3＋2OH－=Mg(OH)2↓＋CO32－；（2）Na2CO3属于强碱弱酸盐，CO32－属于多元弱酸根离子，要水解CO32－＋H2OHCO3－＋OH－，盐类水解是吸热反应，升高温度有利于反应向正反应方向进行，c(OH－)的浓度增加，碱性增强，去污能力增强，因此原因是：因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）根据碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质所示图，应高于36℃，这样会有Na2CO3·H2O析出，然后趁热过滤；（4）Na2CO3·10 H2O(s)＝Na2CO3(s)＋10 H2O(g） △H＝+532．36kJ·mol—1①，Na2CO3·10 H2O(s)＝Na2CO3·H2O(s)＋9 H2O(g） △H＝+473．63kJ·mol—1 ②，①－②得出：Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)＋H2O(g） △H=＋532．36－473．63kJ·mol－1=＋58．73kJ·mol－1；（5）不可行，按照流程图没有除去SO42－、Cl－，母液中含有较高浓度的SO42－、Cl－，循环使用对产物混有杂质，因此若“母液”循环使用，则溶液中c(Cl－)和c(SO42－)增大，最后所得产物Na2CO3混有杂质。

考点：考查工业流程图、盐类水解、信息处理、反应热的计算等知识。