Question

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：

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

A．沉淀物X為CaCO3

B．濾液M中存在Mg2+和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只有Mg(OH)2

Answer 1

C

試題分析：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”的反應規律，當1L模擬海水中，加入0.001mol NaOH時，OH^－ 恰好與HCO₃^－完全反應：OH^－+HCO₃^－CO₃^2－+H₂O，生成0.001molCO₃^2－．由于K_sp(CaCO₃)＜＜K_sp(MgCO₃)，生成的CO₃^2－與水中的Ca^2＋反應生成CaCO₃沉淀Ca^2＋+CO₃^2－=CaCO₃↓．所以沉淀物X為CaCO₃，故A正確；步驟①中，由于CO₃^2－只有0.001mol，反應生成CaCO₃所消耗的Ca^2＋也只有0.001mol，濾液中還剩余c（Ca^2＋）=0.010mol·L^－1，所以濾液M中同時存在著Ca^2＋和Mg^2＋，故B正確；步驟②，當濾液M中加入NaOH 固體，調至pH=11時，此時濾液中c(OH^－)=1×10^-3 mol·L^－1．則Q[Ca(OH)₂]=c(Ca^2＋)×(10^-3)²=0.010×（10^-3）²=10^-8＜K_sp[Ca(OH)₂]，無Ca(OH)₂生成，Q[Mg(OH)₂]=c(Mg^2＋)×(10^-3)²=0.050×(10^-3)²=5×10^-8＞K_sp[Mg(OH)₂]，有Mg(OH)₂沉淀生成，又由于K_sp[Mg(OH)₂]=c(Mg^2＋)×(10^-3)²=5.6×10^-12，c(Mg^2＋)=5.6×10^-6＜10-5，無剩余，濾液N中不存在Mg^2＋，故C錯誤；步驟②中若改為加入4.2 g NaOH固體，則n（NaOH）=0.105mol，與0.05mol Mg^2＋反應：Mg^2＋+2OH^－=Mg(OH)₂↓，生成0.05 molMg(OH)₂，剩余0.005 mol OH^－，由于Q[Ca(OH)₂]=c(Ca^2＋)×(OH^－)²=0.010×(0.005)²=2.5×10^-7＜K_sp[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正確。_sp的應用和計算，離子反應等。