Question

【題目】工業(yè)上利用電解飽和食鹽水來(lái)制取燒堿，所用的食鹽水需兩次精制。第一次精制主要是用沉淀法除去粗鹽水中Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等離子，過(guò)程如下：

Ⅰ.向粗鹽水中加入過(guò)量BaCl2溶液，過(guò)濾；

Ⅱ.向所得濾液中加入過(guò)量Na2CO3溶液，過(guò)濾；

Ⅲ.用鹽酸調(diào)節(jié)濾液的pH，獲得一次精制鹽水。

(1)過(guò)程Ⅰ中除去的離子是______。

(2)表是過(guò)程Ⅰ、Ⅱ中生成的部分沉淀及其在20℃時(shí)的溶解度(g/100 gH2O)：

CaSO4	Mg2(OH)2CO3	CaCO3	BaSO4	BaCO3	Fe(OH)3
2.6×10-2	2.5×10-4	7.8×10-4	2.4×10-4	1.7×10-3	4.8×10-9

運(yùn)用表中信息回答下列問(wèn)題：

①過(guò)程Ⅱ中生成的主要沉淀除CaCO3和Mg2(OH)2CO3外還有______。

②過(guò)程Ⅰ選用的是BaCl2而不選用CaCl2，原因是______。

③除去Mg2+的離子方程式是______。

④檢測(cè)Ca2+、Mg2+、Ba2+是否除盡時(shí)，只需檢測(cè)Ba2+即可，原因是______。

(3)第二次精制要除去微量的I-、IO3-、NH4+、Ca2+、Mg2+，流程示意圖如圖：

①過(guò)程Ⅳ除去的離子是______。

②鹽水b中含有SO42-，Na2S2O3將IO3-還原為I2的離子方程式是______。

③在過(guò)程Ⅴ中所用的Na2S2O3俗稱海波，是一種重要的化工原料。商品海波主要成分是Na2S2O3·5H2O為了測(cè)定其含Na2S2O3·5H2O的純度，稱取8.00 g樣品，配制成250.0 mL溶液，取25.00 mL于錐形瓶中，滴加淀粉溶液作指示劑，再用濃度為0.0500 mol/L的碘水滴定(發(fā)生反應(yīng)2S2O32-+I2=S4O62-+2I-)，滴定達(dá)到終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是______。下表記錄滴定結(jié)果：

滴定次數(shù)	滴定前讀數(shù)(mL)	滴定滴定后讀數(shù)(mL)
第一次	0.30	31.12
第二次	0.36	31.56
第三次	1.10	31.88

計(jì)算樣品的純度為______。

Answer 1

【答案】SO42- BaCO3、Fe(OH)3 BaSO4的溶解度小于CaSO4 2Mg2++2CO32-+H2O= Mg2(OH)2CO3↓+CO2↑ 碳酸鋇的溶解度最大，若鋇離子沉淀完全，則說(shuō)明鎂離子和鈣離子也沉淀完全 NH4+、I- 5S2O32-+8IO3-+H2O=10SO42-+4I2+2H+ 溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色且半分鐘內(nèi)不褪色 95.48%

【解析】

第一次精制：向粗鹽水中加入過(guò)量BaCl2溶液，Ba2+與SO42-得到BaSO4沉淀，過(guò)濾，除去SO42-，向所得濾液中加入過(guò)量Na2CO3溶液，除去Ca2+、Mg2+、Fe3+和過(guò)量的Ba2+，得到過(guò)濾，用鹽酸調(diào)節(jié)pH，除去過(guò)量的碳酸鈉，得到精制鹽水，

(1)根據(jù)Ba2+與SO42-的反應(yīng)可得；

(2)①經(jīng)過(guò)I所得濾液的雜質(zhì)離子主要是：Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+，加入過(guò)量Na2CO3溶液，Ca2+、Ba2+與CO32-生成CaCO3和BaCO3，Mg2+與CO32-生成Mg2(OH)2CO3，Fe3+與CO32-發(fā)生雙水解生成 Fe(OH)3；

②沉淀離子時(shí)，沉淀劑選擇沉淀的越徹底越好；

③Mg2+與CO32-生成Mg2(OH)2CO3和二氧化碳，據(jù)此書(shū)寫；

④Ca2+、Mg2+、Ba2+以CaCO3、Mg2(OH)2CO3、BaCO3的形式除去，根據(jù)溶解度小的沉淀完全后溶解度大的才沉淀分析；

第二次精制：向第一次精制鹽水(雜質(zhì)離子為I-、IO3-、NH4+、Ca2+、Mg2+)中加入NaClO，NaClO具有氧化性，將I-氧化、NH4+氧化為N2，再加入Na2S2O3，將IO3-還原為I2，分離出I2后，通過(guò)離子交換法除去Ca2+、Mg2+，電解剩余溶液得到NaOH。

(3)①根據(jù)NaClO的氧化性分析；

②Na2S2O3將IO3-還原為I2，自身被氧化為SO42-，據(jù)此書(shū)寫；

③商品用碘水滴定，用淀粉溶液做指示劑，當(dāng)商品反應(yīng)完全時(shí)，淀粉與碘作用顯色；根據(jù)反應(yīng)有關(guān)系式：2S2O32-～I2，則n(Na2S2O3·5H2O)=2n(I2)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液的消耗計(jì)算可得。

(1)向粗鹽水中加入過(guò)量BaCl2溶液，Ba2+與SO42-得到BaSO4沉淀，過(guò)濾，除去SO42-；

(2)①經(jīng)過(guò)I所得濾液的雜質(zhì)離子主要是：Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+，加入過(guò)量Na2CO3溶液，Ca2+、Ba2+與CO32-生成CaCO3和BaCO3，Mg2+與CO32-生成Mg2(OH)2CO3，Fe3+與CO32-發(fā)生雙水解生成 Fe(OH)3，所以過(guò)程Ⅱ中生成的主要沉淀除CaCO3和Mg2(OH)2CO3外還有BaCO3、Fe(OH)3；

②根據(jù)表可知，BaSO4的溶解度小于CaSO4，故過(guò)程Ⅰ選用的是BaCl2而不選用CaCl2；

③Mg2+與CO32-生成Mg2(OH)2CO3和CO2，離子方程式為：2Mg2++2CO32-+H2O= Mg2(OH)2CO3↓+CO2↑；

④Ca2+、Mg2+、Ba2+以CaCO3、Mg2(OH)2CO3、BaCO3的形式除去，根據(jù)溶解度小的沉淀完全后溶解度大的才開(kāi)始沉淀，由表可知，碳酸鋇的溶解度最大，若鋇離子沉淀完全，則說(shuō)明鎂離子和鈣離子也沉淀完全，故檢測(cè)Ca2+、Mg2+、Ba2+是否除盡時(shí)，只需檢測(cè)Ba2+即可；

(3)①NaClO具有氧化性，能將I-氧化，根據(jù)流程可知NH4+氧化為N2，故過(guò)程Ⅳ除去的離子是NH4+、I-；

②Na2S2O3將IO3-還原為I2，自身被氧化為SO42-，該反應(yīng)的離子方程式為：5S2O32-+8IO3-+H2O=10SO42-+4I2+2H+；

③商品用碘水滴定，用淀粉溶液作指示劑，當(dāng)商品反應(yīng)完全時(shí)，淀粉與碘作用顯色，故當(dāng)溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色且半分鐘內(nèi)不褪色，說(shuō)明達(dá)到滴定終點(diǎn)；

根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，第二組數(shù)據(jù)偏差較大，數(shù)據(jù)取用第一組、第三組的數(shù)據(jù)，所以用去的碘水體積為：V(碘水)= mL=30.80 mL，

根據(jù)反應(yīng)有關(guān)系式：2S2O32-～I2，則n(Na2S2O35H2O)=2n(I2)，則商品海波中Na2S2O35H2O的物質(zhì)的量n(Na2S2O35H2O)=2×0.0500 mol/L×30.80×10-3L×=0.0308 mol，商品海波中Na2S2O35H2O的純度為：×100%=95.48%。