Question

海水中含有丰富的镁资源．某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案： 模拟海水中的离子浓度（mol/L） Na+ Mg2+ Ca2+ Cl- HCO3- 0.439 0.050 0.011 0.560 0.001 注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10-5 mol/L，可认为该离子不存在；实验过程中，假设溶液体积不变．已知：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．HCO3-+OH-=CO32-+H2O．下列说法正确的是（　　）

A．滤液M中存在Mg²⁺，不存在Ca²⁺

B．滤液N中存在Mg²⁺、Ca²

C．沉淀物X为CaCO₃

D．沉淀物Y为Mg（OH）₂和MgCO₃混和物

Answer 1

分析：步骤①，加入0.001mol NaOH时，OH^- 恰好与HCO₃^-完全反应，生成0.001molCO₃^2-．由于K_sp（CaCO₃）＜＜K_sp（MgCO₃），生成的CO₃^2-与水中的Ca²⁺反应生成CaCO₃ 沉淀，滤液M中同时存在着Ca²⁺和Mg²⁺；
步骤②，当滤液M中加入NaOH 固体，调至pH=11时，此时滤液中c（OH^-）=1×10^-3 mol?L^-1．
根据溶度积可判断无Ca（OH）₂生成，有Mg（OH）₂沉淀生成．

解答：解：A．步骤①中，由于CO₃^2-只有0.001mol，反应生成CaCO₃ 所消耗的Ca²⁺也只有0.001mol，滤液中还剩余c（Ca²⁺）=0.010 mol?L^-1，所以滤液M中同时存在着Ca²⁺和Mg²⁺，故A错误；
B．步骤②，当滤液M中加入NaOH 固体，调至pH=11时，此时滤液中c（OH^-）=1×10^-3 mol?L^-1．则Q[Ca（OH）₂]=c（Ca²⁺）×（10^-3）²=0.010×（10^-3）²=10^-8＜K_sp[Ca（OH）₂]，无Ca（OH）₂生成，Q[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×（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（Mg²⁺）×（10^-3）²=5.6×10^-12，c（Mg²⁺）=5.6×10^-6＜10^-5，无剩余，滤液N中不存在Mg²⁺，故B错误；
C．步骤①，从题给的条件，可知n（NaOH ）=0.001mol，[即n（OH^-）=0.001mol]．依据离子反应“先中和、后沉淀、再其他”的反应规律，当1L模拟海水中，加入0.001mol NaOH时，OH^- 恰好与HCO₃^-完全反应：OH^-+HCO₃^-=CO₃^2-+H₂O，生成0.001molCO₃^2-．由于K_sp（CaCO₃）＜＜K_sp（MgCO₃），生成的CO₃^2-与水中的Ca²⁺反应生成CaCO₃ 沉淀Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓．所以沉淀物X为CaCO₃，故C正确；
D．由于CO₃^2-只有0.001mol，在步骤①中已经完全沉淀，所以沉淀物Y只有Mg（OH）₂，故D错误．
故选：C．

点评：本题考查了Ksp的应用和计算，离子反应等，题目难度中等．