(2011•镇江一模)工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等杂质,提纯工艺
来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:化学作业 时间:2024/09/13 09:59:54
(2011•镇江一模)工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等杂质,提纯工艺线路如下:
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:
回答下列问题:
(1)加入NaOH溶液时发生的离子方程式为______.25℃时,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+)=______.
(2)“趁热过滤”时的温度应控制在______.
(3)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______,并说明理由______.
(4)已知:Na2CO3•10H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g)△H=+532.36kJ•mol-1Na2CO3•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______.
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 |
(1)加入NaOH溶液时发生的离子方程式为______.25℃时,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+)=______.
(2)“趁热过滤”时的温度应控制在______.
(3)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______,并说明理由______.
(4)已知:Na2CO3•10H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g)△H=+532.36kJ•mol-1Na2CO3•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______.
(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-;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
10−12=5.61mol/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=2.215×1021,
故答案为:Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,MgCO3+2OH-=Mg(OH )2↓+CO32-; 2.215×1021;
(2)“趁热过滤”的原因是使析出的晶体为Na2CO3•H2O,防止因温度过低而析出Na2CO3•10H20晶体或Na2CO3•7H20晶体,所以温度高于36℃,故答案为:高于36℃;
(3)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,故答案为: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;
(4)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,
故答案为:Na2CO3•H2O(S)═Na2CO3(s)+H2O(g)△H=+58.73kJ/mol.
Ksp
[OH−]2=
5.61×10−12
10−12=5.61mol/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=2.215×1021,
故答案为:Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,MgCO3+2OH-=Mg(OH )2↓+CO32-; 2.215×1021;
(2)“趁热过滤”的原因是使析出的晶体为Na2CO3•H2O,防止因温度过低而析出Na2CO3•10H20晶体或Na2CO3•7H20晶体,所以温度高于36℃,故答案为:高于36℃;
(3)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,故答案为: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;
(4)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,
故答案为:Na2CO3•H2O(S)═Na2CO3(s)+H2O(g)△H=+58.73kJ/mol.
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