Question

【題目】已知：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、25℃時有關物質的溶度積如下：

物質	CaCO3	MgCO3	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

工業碳酸鈉（純度約為98%）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等雜質，提純工藝線路如下：

（1）加入NaOH溶液時，反應的離子方程式為__________________；

（2）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+）= ___________；

（3）“母液”中除了含有Na+、CO32-外，還含有_________等離子。

（4）有人從“綠色化學”角度設想將“母液”沿流程中虛線所示進行循環使用。請你分析實際工業生產中是否可行_________（填“可行”或“不可行”），并說明理由__________________；

（5）已知：Na2CO310H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g)△H=+532.36kJmol-1

Na2CO310H2O(s)=Na2CO3H2O(s)+9H2O(g) △H=+473.63kJmol-1

寫出Na2CO3H2O脫水反應的熱化學方程式__________________；

Answer 1

【答案】（1）Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓ MgCO3+2OH-=Mg(OH)2↓+CO32- （2） 2.125×1021 （3）Cl- 、SO42-

（4）不可行 若“母液”循環使用，則溶液c（Cl-）和c（SO42-）增大，最后所得產物Na2CO3中混有雜質（5）Na2CO3H2O（S）═Na2CO3（s）+H2O（g）△H=+58.73kJ/mol

【解析】

試題分析：（1）碳酸鈉中含有Mg2+，Fe3+，Ca2+，所以“除雜”中加入過量的NaOH溶液，可生成Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3沉淀，濾渣的主要成分為Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3，發生的發應有：Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓，MgCO3+2OH-=Mg(OH)2↓+CO32-；(2) 根據氫氧化鎂和氫氧化鐵的溶解平衡以及溶度積表達式，則當兩種沉淀共存且溶液的pH=8時，c(Mg2+)=Ksp/[OH]2=5.61×1012/10125.61mol/L，c（Fe3+）= Ksp/[OH]3=2.64×1039/1018=2.64×10-21mol/L，所以 c（Mg2+）：c（Fe3+）=5.61：2.64×10-21=2.125×1021；（3）原混合物中的Cl-和SO42-一直存在于 “母液”，故除了含有Na+、CO32-外，還含有Cl-和SO42-；（4）若“母液”循環使用，則溶液c(Cl-)和c(SO42-)增大，最后所得產物Na2CO3中混有雜質，這樣不符合該提純工藝；（5）通過觀察兩個熱化學方程式，利用蓋斯定律，可將兩式相減得到Na2CO3H2O（S）═Na2CO3（s）+H2O（g），即Na2CO3H2O（S）═Na2CO3（s）+H2O（g）△H=+58.73kJ/mol。