题目内容
9．工业碳酸钠中含有Mg2+、Fe2+、Cl-和SO42-等杂质，提纯工艺流程如下：
已知：碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图1所示：
回答下列问题：
（1）溶解时通入热空气的作用有升温加快溶解速率、除去铁元素（或加热促进Fe3+（Fe2+）的水解或氧化Fe2+）（写出两条即可）；生成氢氧化镁沉淀的离子方程式为Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓．
（2）“趁热过滤”时的温度应控制在不低于36℃；简述过滤后洗涤固体的操作向过滤器中加入36℃的热水没过固体表面，待水自然流干后，重复操作2～3次．
（3）为检验母液中是否含有Cl-，必须加入的试剂为足量的Ba（NO3）2和HNO3溶液、少量的AgNO3溶液．
（4）室温下用石墨电极电解饱和Na2CO3溶液（装置如图2），写出Y电极反应式：2H++2e-=H2↑（或2H2O+2e-=H2↑+2OH-）
（5）取提纯后的该纯品10.8g溶于水后，加入足量CaCl2溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥，并称量得到10.0g固体，则提纯后碳酸钠的质量分数为98%（保留两位有效数字）．
分析 碳酸钠中混有Mg2+、Fe2+、Cl-和SO42-等杂质，在溶解时通入热空气可加快溶解速率、促进Fe3+（Fe2+）的水解或氧化Fe2+，加入氢氧化钠，过滤后所得滤渣为氢氧化铁和氢氧化镁，溶液中主要含有碳酸钠，并含有少量的Cl-和SO42-，经蒸发结晶可得碳酸钠晶体，灼烧后可得碳酸钠．
（1）通入热空气，有利于氢氧化铁的生成；
（2）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，36℃是一个转折点，洗涤沉淀时注意加水没过固体表面，使水自然流出，注意不能用冷水；
（3）可用硝酸酸化的硝酸银溶液检验；
（4）Y为阴极，发生还原反应生成氢气，X为阳极，生成氧气；
（5）碳酸钠样品溶于水得溶液中加入氯化钙生成碳酸钙沉淀，根据碳酸钙沉淀的质量可以计算出样品中碳酸钠的质量，进而确定碳酸钠的质量分数．
解答 解：碳酸钠中混有Mg2+、Fe2+、Cl-和SO42-等杂质，在溶解时通入热空气可加快溶解速率、促进Fe3+（Fe2+）的水解或氧化Fe2+，加入氢氧化钠，过滤后所得滤渣为氢氧化铁和氢氧化镁，溶液中主要含有碳酸钠，并含有少量的Cl-和SO42-，经蒸发结晶可得碳酸钠晶体，灼烧后可得碳酸钠．
（1）样品中含有Fe2+，通入空气可被氧化生成Fe3+，加热条件下易水解生成氢氧化铁沉淀而除去，加入氢氧化钠溶液，可生成氢氧化镁沉淀，反应的离子方程式为Mg2++2OH-=Mg （OH） 2↓，
故答案为：升温加快溶解速率、除去铁元素（或加热促进Fe3+（Fe2+）的水解或氧化Fe2+）；Mg2++2OH-=Mg （OH） 2↓；
（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℃，洗涤沉淀时，可向过滤器中加入36℃的热水没过固体表面，待水自然流干后，重复操作2～3次，
故答案为：不低于36℃；向过滤器中加入36℃的热水没过固体表面，待水自然流干后，重复操作2～3次；
（3）可用硝酸酸化的硝酸银溶液检验氯离子，因含有硫酸根离子，则应先加入足量的硝酸钡和硝酸溶液，除去硫酸根离子，然后再加入少量的硝酸银检验，
故答案为：足量的Ba（NO3）2和HNO3溶液、少量的AgNO3溶液；
（4）Y为阴极，发生还原反应生成氢气，电极方程式为2H++2e-=H2↑（或2H2O+2e-=H2↑+2OH-），
故答案为：2H++2e-=H2↑（或2H2O+2e-=H2↑+2OH-）；
（5）碳酸钠样品溶于水得溶液中加入氯化钙生成碳酸钙沉淀的质量为10.0g，所以样品中碳酸钠的质量为$\frac{10}{100}×106$g=10.6g，则碳酸钠的质量分数为$\frac{10.6g}{10.8g}$×100%=98%，
故答案为：98%．
点评 本题考查物质的分离、提纯、制备以及电解等知识，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，注意把握实验的原理和方法，难度中等．
同步练习强化拓展系列答案| A． | 工业上通过将空气冷凝成液体后再分离的方式获得液氧 | |
| B． | 推进剂燃烧后的主要产物是水和二氧化碳 | |
| C． | 煤油属于纯净物，主要成分是烃 | |
| D． | 氧气与煤油的反应是放热反应 |
；
）中①、②、③3个-OH的酸性由强到弱的顺序是③＞①＞②；
．
．A有多种合成方法，请写出由乙酸合成A的路线流程图（其他原料任选），合成路线流程图示例如下：H2C=CH2$→_{催化剂，△}^{H_{2}}$CH3CH2OH$→_{浓硫酸，△}^{CH_{3}COOH}$CH3COOC2H5．
| A． | 水在化学反应中既可做氧化剂又可做还原剂 | |
| B． | 14C和14N质量数相同，化学性质也相同 | |
| C． | 牛奶是一种胶体，能发生丁达尔现象 | |
| D． | “水滴石穿”是因为CaCO3与CO2、水发生了化学反应 |
| A． | 洗净的锥形瓶和容量瓶可以放进烘箱烘干 | |
| B． | 用容量瓶配溶液时，若加水超过刻度线，立即用滴管吸出多余液体 | |
| C． | 酸碱滴定实验中，用待滴定溶液润洗锥形瓶以减小实验误差 | |
| D． | 酸式滴定管装标准溶液前，必须先用标准溶液润洗 |