Question

已知：Ⅰ．碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示：

Ⅱ、25℃时有关物质的溶度积如下：

物质	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

工业碳酸钠（纯度约为98%）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^-和SO₄^2-等杂质，提纯工艺线路如下：

（1）加入NaOH溶液时，反应的离子方程式为__________________；

（2）向含有Mg²⁺、Fe³⁺的溶液中滴加NaOH溶液，当两种沉淀共存且溶液的pH=8时，c（Mg²⁺）：c（Fe³⁺）= ___________；

（3）“母液”中除了含有Na⁺、CO₃^2-外，还含有_________等离子。

（4）有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线所示进行循环使用。请你分析实际工业生产中是否可行_________（填“可行”或“不可行”），并说明理由__________________；

（5）已知：Na₂CO₃•10H₂O(s)=Na₂CO₃(s)+10H₂O(g)△H=+532.36kJ•mol^-1

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

写出Na₂CO₃•H₂O脱水反应的热化学方程式__________________；

Answer

（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”循环使用，则溶液c（Cl-）和c（SO42-）增大，最后所得产物Na2CO3中混有杂质（5）Na2CO3•H2O（S）═Na2CO3（s）+H2O（g）△H=+58.73kJ/mol

【解析】

试题分析：（1）碳酸钠中含有Mg2+，Fe3+，Ca2+，所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液，可生成Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3沉淀，滤渣的主要成分为Mg(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3，发生的发应有：Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓，MgCO3+2OH-=Mg(OH)2↓+CO32-；(2) 根据氢氧化镁和氢氧化铁的溶解平衡以及溶度积表达式，则当两种沉淀共存且溶液的pH=8时，c(Mg2+)=Ksp/[OH−]2=5.61×10−12/10−125.61mol/L，c（Fe3+）= Ksp/[OH−]3=2.64×10−39/10−18=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，还含有Cl-和SO42-；（4）若“母液”循环使用，则溶液c(Cl-)和c(SO42-)增大，最后所得产物Na2CO3中混有杂质，这样不符合该提纯工艺；（5）通过观察两个热化学方程式，利用盖斯定律，可将两式相减得到Na2CO3•H2O（S）═Na2CO3（s）+H2O（g），即Na2CO3•H2O（S）═Na2CO3（s）+H2O（g）△H=+58.73kJ/mol。

考点：考查物质的分离提纯，涉及热化学方程式、溶解平衡及盖斯定律的应用等。