Question

工業(yè)碳酸鈉（純度約為98%）中含有Mg²⁺、Fe²⁺、Cl^-和SO₄^2-等雜質(zhì)，提純工藝流程如圖1：

已知：碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質(zhì)如圖2所示：

回答下列問(wèn)題：
（1）溶解時(shí)通入熱空氣的作用有

 

（寫(xiě)出兩條即可）；生成氫氧化鎂沉淀的離子方程式為

 

．
（2）“趁熱過(guò)濾”時(shí)的溫度應(yīng)控制在

 

；簡(jiǎn)述過(guò)濾后洗滌固體的操作

 

．
（3）為檢驗(yàn)?zāi)敢褐惺欠窈�有Cl^-，必須加入的試劑為

 

．
（4）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“灼燒”的陶瓷儀器有

 

．
（5）室溫下用石墨電極電解飽和Na₂CO₃溶液（裝置如圖3），寫(xiě)出Y電極反應(yīng)式：

 

；一段時(shí)間后X電極可收集到的氣體一定有

 

，可能有

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,電解原理,鈉的重要化合物

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)題

分析：碳酸鈉中混有Mg²⁺、Fe²⁺、Cl^-和SO₄^2-等雜質(zhì)，在溶解時(shí)通入熱空氣可加快溶解速率、促進(jìn)Fe³⁺（Fe²⁺）的水解或氧化Fe²⁺，加入氫氧化鈉，過(guò)濾后所得濾渣為氫氧化鐵和氫氧化鎂，溶液中主要含有碳酸鈉，并含有少量的Cl^-和SO₄^2-，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶可得碳酸鈉晶體，灼燒后可得碳酸鈉．
（1）通入熱空氣，有利于氫氧化鐵的生成；
（2）使析出的晶體為Na₂CO₃?H₂O，防止因溫度過(guò)低而析出Na₂CO₃?10H₂0晶體或Na₂CO₃?7H₂0晶體，36℃是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，洗滌沉淀時(shí)注意加水沒(méi)過(guò)固體表面，使水自然流出，注意不能用冷水；
（3）可用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗(yàn)；
（4）實(shí)驗(yàn)室灼燒固體一般在坩堝中進(jìn)行；
（5）Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，X為陽(yáng)極，生成氧氣．

解答： 解：碳酸鈉中混有Mg²⁺、Fe²⁺、Cl^-和SO₄^2-等雜質(zhì)，在溶解時(shí)通入熱空氣可加快溶解速率、促進(jìn)Fe³⁺（Fe²⁺）的水解或氧化Fe²⁺，加入氫氧化鈉，過(guò)濾后所得濾渣為氫氧化鐵和氫氧化鎂，溶液中主要含有碳酸鈉，并含有少量的Cl^-和SO₄^2-，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶可得碳酸鈉晶體，灼燒后可得碳酸鈉．
（1）樣品中含有Fe²⁺，通入空氣可被氧化生成Fe³⁺，加熱條件下易水解生成氫氧化鐵沉淀而除去，加入氫氧化鈉溶液，可生成氫氧化鎂沉淀，反應(yīng)的離子方程式為Mg²⁺+2OH^-=Mg （OH） ₂↓，
故答案為：升溫加快溶解速率、除去鐵元素（或加熱促進(jìn)Fe³⁺（Fe²⁺）的水解或氧化Fe²⁺）；Mg²⁺+2OH^-=Mg （OH） ₂↓；
（2）“趁熱過(guò)濾”的原因是使析出的晶體為Na₂CO₃?H₂O，防止因溫度過(guò)低而析出Na₂CO₃?10H₂0晶體或Na₂CO₃?7H₂0晶體，所以溫度高于36℃，洗滌沉淀時(shí)，可向過(guò)濾器中加入36℃的熱水沒(méi)過(guò)固體表面，待水自然流干后，重復(fù)操作2～3次，
故答案為：不低于36℃；向過(guò)濾器中加入36℃的熱水沒(méi)過(guò)固體表面，待水自然流干后，重復(fù)操作2～3次；
（3）可用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗(yàn)氯離子，因含有硫酸根離子，則應(yīng)先加入足量的硝酸鋇和硝酸溶液，除去硫酸根離子，然后再加入少量的硝酸銀檢驗(yàn)，
故答案為：足量的Ba（NO₃）₂和HNO₃溶液、少量的AgNO₃溶液；
（4）實(shí)驗(yàn)室灼燒固體一般在坩堝中進(jìn)行，加熱時(shí)還需要泥三角，故答案為：坩堝、泥三角；
（5）Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，電極方程式為2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-），X為陽(yáng)極，生成氧氣，同時(shí)促進(jìn)水的電離，陽(yáng)極附近pH減小，則可能還生成二氧化碳?xì)怏w，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-）；O₂；CO₂．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的分離、提純、制備以及電解等知識(shí)，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握�?shí)驗(yàn)的原理和方法，難度中等．