Question

工業(yè)碳酸鈉（純度約為98%）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^-、和SO₄^2-等雜質(zhì)，提純工藝線路如下：

Ⅰ、碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質(zhì)如圖所示：

回答下列問題：
（1）加入NaOH溶液的作用

 

，上述實驗中均需使用的儀器

 

（2）“趁熱過濾”時的溫度應(yīng)控制在

 

．
（3）有人從“綠色化學(xué)”角度設(shè)想將“母液”沿流程中虛線所示進行循環(huán)使用．請你分析實際工業(yè)生產(chǎn)中是否可行

 

，并說明理由

 

．
（4）怎樣檢驗所得試劑級碳酸鈉中是否含有硫酸根離子

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：工業(yè)碳酸鈉中含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Ca²⁺，所以先加水溶解生成硫酸鈣沉淀而除去，再中加入過量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，從而除去鈣鎂離子，所得濾液含碳酸鈉和氯化鈉，再蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，趁熱過濾，得到一水碳酸鈉晶體，再加入脫水得到試劑級碳酸鈉，
（1）因工業(yè)碳酸鈉中含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Ca²⁺，所以先加水溶解生成硫酸鈣沉淀而除去，再中加入過量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，從而除去鈣鎂離子；溶解過濾都用到的儀器是玻璃棒；
（2）使析出的晶體為Na₂CO₃?H₂O，防止因溫度過低而析出Na₂CO₃?10H₂0晶體或Na₂CO₃?7H₂0晶體，36℃是一個轉(zhuǎn)折點；
（3）分析“母液”中存在的離子，若參與循環(huán)，將使離子濃度增大，對工業(yè)生產(chǎn)中哪個環(huán)節(jié)有所影響；
（4）碳酸鈉中是否含有硫酸根離子的檢驗：向溶液中加入鹽酸除去其中的碳酸根離子，再加入BaCl₂溶液，看有無白色沉淀產(chǎn)生．

解答： 解：（1）因工業(yè)碳酸鈉中含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Ca²⁺，所以先加水溶解生成硫酸鈣沉淀而除去，再中加入過量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，從而除去鈣鎂離子，所以加入NaOH溶液的作用除去其中混有的Fe³⁺、Mg²⁺；溶解過濾都用到的儀器是玻璃棒，
故答案為：除去其中混有的Fe³⁺、Mg²⁺；玻璃棒；
（2）“趁熱過濾”的原因是使析出的晶體為Na₂CO₃?H₂O，防止因溫度過低而析出Na₂CO₃?10H₂0晶體或Na₂CO₃?7H₂0晶體，所以溫度高于36℃，
故答案為：高于36℃；
（3）若“母液”循環(huán)使用，則溶液c（Cl^-）和c（SO₄^2-）增大，最后所得產(chǎn)物Na₂CO₃中混有雜質(zhì)，這樣不符合該提純工藝，
故答案為：不可行；若“母液”循環(huán)使用，則溶液c（Cl^-）和c（SO₄^2-）增大，最后所得產(chǎn)物Na₂CO₃中混有雜質(zhì)；
（4）碳酸鈉中是否含有硫酸根離子的檢驗：取少量試劑級碳酸鈉溶于水配成溶液，取少量溶液于試管中，往其中滴加稀鹽酸直到無氣泡產(chǎn)生，再往其中滴加幾滴氯化鋇，若有沉淀生成，則證明有硫酸根離子；反之，則無，
故答案為：取少量試劑級碳酸鈉溶于水配成溶液，取少量溶液于試管中，往其中滴加稀鹽酸直到無氣泡產(chǎn)生，再往其中滴加幾滴氯化鋇，若有沉淀生成，則證明有硫酸根離子；反之，則無．

點評：本題是一道綜合題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，綜合性強，難度大．