Question

【題目】海水中含有豐富的鎂資源。某同學設計了從模擬海水中制備MgO的實驗方案：

模擬海水中的離子濃度/mol·L－1	Na＋	Mg2＋	Ca2＋	Cl－	HCO3－
	0.439	0.050	0.011	0.560	0.001

注：溶液中某種離子的濃度小于1.0×10－5 mol·L－1，可認為該離子不存在；實驗過程中，假設溶液體積不變。Ksp[CaCO3]＝4.96×10－9，Ksp[MgCO3]＝6.82×10－6，Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12。下列說法正確的是（ ）

A.沉淀物X為CaCO3

B.濾液M中存在Mg2＋，不存在Ca2＋

C.濾液N中存在Mg2＋、Ca2＋

D.步驟②中若改為加入4.2 g NaOH固體，沉淀物Y為Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物

Answer 1

【答案】A

【解析】

步驟①，加入0.001molNaOH時，OH-恰好與HCO3-完全反應，生成0.001molCO32-。由于Ksp(CaCO3)＜Ksp(MgCO3)，生成的CO32-與水中的Ca2+反應生成CaCO3沉淀，濾液M中同時存在著Ca2+和Mg2+；

步驟②，當濾液M中加入NaOH固體，調至pH=11(即pOH=3)時，此時濾液中c(OH-)=1×10-3molL-1．

根據溶度積可判斷無Ca(OH)2生成，有Mg(OH)2沉淀生成，據此分析判斷。

A．步驟①，從題給的條件，可知n(NaOH)=0.001mol，[即n(OH-)=0.001mol]。依據離子反應“先中和、后沉淀、再其他”的反應規(guī)律，當1L模擬海水中，加入0.001molNaOH時，OH-恰好與HCO3-完全反應：OH-+HCO3-=CO32-+H2O，生成0.001molCO32-。由于Ksp(CaCO3)＜Ksp(MgCO3)，此時c(Ca2+)c(CO32-)＞Ksp(CaCO3)，生成的CO32-與水中的Ca2+反應生成CaCO3沉淀Ca2++CO32-=CaCO3↓，沉淀溶液中剩余c(Ca2+)約為0.010molL-1，c(CO32-)約為4.96×10－7 molL-1，沒有MgCO3生成，所以沉淀物X為CaCO3，故A正確；

B．由于CO32-只有0.001mol，反應生成CaCO3所消耗的Ca2+也只有0.001mol，濾液中還剩余c(Ca2+)=0.010molL-1．濾液M中同時存在著Ca2+和Mg2+，故B錯誤；

C．步驟②，當濾液M中加入NaOH固體，調至pH=11(即pOH=3)時，此時濾液中c(OH-)=1×10-3molL-1，則Qc[Ca(OH)2]=c(Ca2+)×(10-3)2=0.010×(10-3)2=10-8＜Ksp[Ca(OH)2]，無Ca(OH)2生成。Qc[Mg(OH)2]=c(Mg2+)×(10-3)2=0.050×(10-3)2=5×10-8＞Ksp[Mg(OH)2]，有Mg(OH)2沉淀生成。又由于Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)×(10-3)2=5.61×10-12，c(Mg2+)=5.61×10-6＜10-5，無剩余，濾液N中不存在Mg2+，故C錯誤；

D．步驟②中若改為加入4.2gNaOH固體，則n(NaOH)=0.105mol，與0.05molMg2+反應：Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓，生成0.05molMg(OH)2，剩余0.005molOH-。由于Qc[Ca(OH)2]=c(Ca2+)×c(OH-)2=0.010×(0.005)2=2.5×10-7＜Ksp[Ca(OH)2]，所以無Ca(OH)2沉淀析出，沉淀物Y為Mg(OH)2沉淀，故D錯誤；

故選A。