Question

工业上利用电解饱和食盐水来制取烧碱，所用的食盐水需两次精制。第一次精制主要是用沉淀法除去粗盐水中Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等离子，过程如下：

Ⅰ.向粗盐水中加入过量BaCl₂溶液，过滤；

Ⅱ.向所得滤液中加入过量Na₂CO₃溶液，过滤；

Ⅲ.用盐酸调节滤液的pH，获得一次精制盐水。

(1)过程Ⅰ中除去的离子是______。

(2)表是过程Ⅰ、Ⅱ中生成的部分沉淀及其在20℃时的溶解度(g/100 gH₂O)：

CaSO4	Mg2(OH)2CO3	CaCO3	BaSO4	BaCO3	Fe(OH)3
2.6×10^-2	2.5×10^-4	7.8×10^-4	2.4×10^-4	1.7×10^-3	4.8×10^-9

运用表中信息回答下列问题：

①过程Ⅱ中生成的主要沉淀除CaCO₃和Mg₂(OH)₂CO₃外还有______。

②过程Ⅰ选用的是BaCl₂而不选用CaCl₂，原因是______。

③除去Mg²⁺的离子方程式是______。

④检测Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺是否除尽时，只需检测Ba²⁺即可，原因是______。

(3)第二次精制要除去微量的I^-、IO₃^-、NH₄⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，流程示意图如图：

①过程Ⅳ除去的离子是______。

②盐水b中含有SO₄^2-，Na₂S₂O₃将IO₃^-还原为I₂的离子方程式是______。

③在过程Ⅴ中所用的Na₂S₂O₃俗称海波，是一种重要的化工原料。商品海波主要成分是Na₂S₂O₃·5H₂O为了测定其含Na₂S₂O₃·5H₂O的纯度，称取8.00 g样品，配制成250.0 mL溶液，取25.00 mL于锥形瓶中，滴加淀粉溶液作指示剂，再用浓度为0.0500 mol/L的碘水滴定(发生反应2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-)，滴定达到终点时的现象是______。下表记录滴定结果：

滴定次数	滴定前读数(mL)	滴定滴定后读数(mL)
第一次	0.30	31.12
第二次	0.36	31.56
第三次	1.10	31.88

计算样品的纯度为______。

Answer

SO42- BaCO3、Fe(OH)3 BaSO4的溶解度小于CaSO4 2Mg2++2CO32-+H2O= Mg2(OH)2CO3↓+CO2↑ 碳酸钡的溶解度最大，若钡离子沉淀完全，则说明镁离子和钙离子也沉淀完全 NH4+、I- 5S2O32-+8IO3-+H2O=10SO42-+4I2+2H+ 溶液由无色变为蓝色且半分钟内不褪色 95.48%

【解析】

第一次精制：向粗盐水中加入过量BaCl2溶液，Ba2+与SO42-得到BaSO4沉淀，过滤，除去SO42-，向所得滤液中加入过量Na2CO3溶液，除去Ca2+、Mg2+、Fe3+和过量的Ba2+，得到过滤，用盐酸调节pH，除去过量的碳酸钠，得到精制盐水，

(1)根据Ba2+与SO42-的反应可得；

(2)①经过I所得滤液的杂质离子主要是：Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+，加入过量Na2CO3溶液，Ca2+、Ba2+与CO32-生成CaCO3和BaCO3，Mg2+与CO32-生成Mg2(OH)2CO3，Fe3+与CO32-发生双水解生成 Fe(OH)3；

②沉淀离子时，沉淀剂选择沉淀的越彻底越好；

③Mg2+与CO32-生成Mg2(OH)2CO3和二氧化碳，据此书写；

④Ca2+、Mg2+、Ba2+以CaCO3、Mg2(OH)2CO3、BaCO3的形式除去，根据溶解度小的沉淀完全后溶解度大的才沉淀分析；

第二次精制：向第一次精制盐水(杂质离子为I-、IO3-、NH4+、Ca2+、Mg2+)中加入NaClO，NaClO具有氧化性，将I-氧化、NH4+氧化为N2，再加入Na2S2O3，将IO3-还原为I2，分离出I2后，通过离子交换法除去Ca2+、Mg2+，电解剩余溶液得到NaOH。

(3)①根据NaClO的氧化性分析；

②Na2S2O3将IO3-还原为I2，自身被氧化为SO42-，据此书写；

③商品用碘水滴定，用淀粉溶液做指示剂，当商品反应完全时，淀粉与碘作用显色；根据反应有关系式：2S2O32-～I2，则n(Na2S2O3·5H2O)=2n(I2)，根据标准液的消耗计算可得。

(1)向粗盐水中加入过量BaCl2溶液，Ba2+与SO42-得到BaSO4沉淀，过滤，除去SO42-；

(2)①经过I所得滤液的杂质离子主要是：Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+，加入过量Na2CO3溶液，Ca2+、Ba2+与CO32-生成CaCO3和BaCO3，Mg2+与CO32-生成Mg2(OH)2CO3，Fe3+与CO32-发生双水解生成 Fe(OH)3，所以过程Ⅱ中生成的主要沉淀除CaCO3和Mg2(OH)2CO3外还有BaCO3、Fe(OH)3；

②根据表可知，BaSO4的溶解度小于CaSO4，故过程Ⅰ选用的是BaCl2而不选用CaCl2；

③Mg2+与CO32-生成Mg2(OH)2CO3和CO2，离子方程式为：2Mg2++2CO32-+H2O= Mg2(OH)2CO3↓+CO2↑；

④Ca2+、Mg2+、Ba2+以CaCO3、Mg2(OH)2CO3、BaCO3的形式除去，根据溶解度小的沉淀完全后溶解度大的才开始沉淀，由表可知，碳酸钡的溶解度最大，若钡离子沉淀完全，则说明镁离子和钙离子也沉淀完全，故检测Ca2+、Mg2+、Ba2+是否除尽时，只需检测Ba2+即可；

(3)①NaClO具有氧化性，能将I-氧化，根据流程可知NH4+氧化为N2，故过程Ⅳ除去的离子是NH4+、I-；

②Na2S2O3将IO3-还原为I2，自身被氧化为SO42-，该反应的离子方程式为：5S2O32-+8IO3-+H2O=10SO42-+4I2+2H+；

③商品用碘水滴定，用淀粉溶液作指示剂，当商品反应完全时，淀粉与碘作用显色，故当溶液由无色变为蓝色且半分钟内不褪色，说明达到滴定终点；

根据表中数据可知，第二组数据偏差较大，数据取用第一组、第三组的数据，所以用去的碘水体积为：V(碘水)= mL=30.80 mL，

根据反应有关系式：2S2O32-～I2，则n(Na2S2O3•5H2O)=2n(I2)，则商品海波中Na2S2O3•5H2O的物质的量n(Na2S2O3•5H2O)=2×0.0500 mol/L×30.80×10-3L×=0.0308 mol，商品海波中Na2S2O3•5H2O的纯度为：×100%=95.48%。