Question

某海域海水一些化学成分如下表

海水成分	Na+	Ca2+	Mg2+	HCO3-	Zn2+
含量/mol?L-1	0.4	0.002	0.045	0.002	10-7

已知：25℃时，K_sp（CaCO₃）=2.8×10^-9、K_sp（MgCO₃）=6.8×10^-6，K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11．
某化学小组同学欲在实验制备MgCl₂，并提取Zn．设计流程如图1：
[假设①②过程溶液体积不变，忽略分离过程的损失]
（1）25℃时测得海水的pH为8.0，其原因是（写离子方程式）

 

．
（2）如图为溶液pH与对应的Zn²⁺、[Zn（OH）₄]^2-物质的量浓度的对数坐标图．请结合图中数据回答：试剂X的化学式为

 

；由滤液F到沉淀C过程（一般认为离子浓度低于10^-5mol/L就是沉淀完全），则调节的pH的范围为

 

．
（3）同学们发现，把MgCl₂溶液蒸发、灼烧所得的白色固体难溶解于水，于是认为其主要成分是MgO．你认为

 

（填“正确”、“不正确”），原因是（用化学方程式表示）

 

、

 

．
（4）由图2中c（Zn²⁺）计算Zn（OH）₂的溶度积K_sp=

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,盐类水解的原理,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：

分析：海水中的成分为Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、Zn²⁺，加氢氧化钠，与HCO₃^-反应生成CO₃^2-再和Ca²⁺结合生成沉淀A碳酸钙，过滤，滤液中含有Na⁺、Mg²⁺、Zn²⁺，再加氢氧化钠溶液调节pH=11，Mg²⁺和Zn²⁺转化为沉淀B，则沉淀B为Mg（OH）₂和Zn（OH）₂，在沉淀B中加足量氢氧化钠，Zn（OH）₂转化为[Zn（OH）₄]^2-，过滤，滤液为含有
[Zn（OH）₄]^2-的溶液，滤渣为Mg（OH）₂，在氢氧化镁中加盐酸溶解得到氯化镁溶液，蒸发得到MgCl₂，在含有[Zn（OH）₄]^2-的溶液中加盐酸，调节pH，使其转化为氢氧化锌沉淀；
（1）根据HCO₃^-能发生水解反应分析；
（2）根据流程分析判断X；由图2可知当pH＜12时，[Zn（OH）₄]^2-的浓度小于10^-5mol/L，当pH＜8时会转化为锌离子；
（3）在溶液中加热促进MgCl₂水解生成Mg（OH）₂，灼烧Mg（OH）₂分解生成MgO；
（4）由图2可知pH=7时，c（Zn²⁺）=10^-3mol/L，根据K_sp[Zn（OH）₂]=c（Zn²⁺）×c²（OH^-）计算．

解答： 解：海水中的成分为Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、Zn²⁺，加氢氧化钠，与HCO₃^-反应生成CO₃^2-再和Ca²⁺结合生成沉淀A碳酸钙，过滤，滤液中含有Na⁺、Mg²⁺、Zn²⁺，再加氢氧化钠溶液调节pH=11，Mg²⁺和Zn²⁺转化为沉淀B，则沉淀B为Mg（OH）₂和Zn（OH）₂，在沉淀B中加足量氢氧化钠，Zn（OH）₂转化为[Zn（OH）₄]^2-，过滤，滤液为含有[Zn（OH）₄]^2-的溶液，滤渣为Mg（OH）₂，在氢氧化镁中加盐酸溶解得到氯化镁溶液，蒸发得到MgCl₂，在含有[Zn（OH）₄]^2-的溶液中加盐酸，调节pH，使其转化为氢氧化锌沉淀；
（1）海水中含有HCO₃^-，HCO₃^-能发生水解反应，离子方程式为：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，溶液呈碱性，故答案为：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（2）根据流程分析可知X为氢氧化钠溶液；由图2可知当pH＜12时，[Zn（OH）₄]^2-的浓度小于10^-5mol/L，当pH＜8时会转化为锌离子，则调节的pH的范围为8＜pH＜12，故答案为：NaOH；8＜pH＜12；
（3）在溶液中加热促进MgCl₂水解生成Mg（OH）₂，灼烧Mg（OH）₂分解生成MgO，发生的反应分别为；MgCl₂+2H₂O

△   .

Mg（OH）₂↓+2HCl↑，Mg（OH）₂

△   .

MgO+H₂O；所以把MgCl₂溶液蒸发、灼烧所得的白色固体为MgO；
故答案为：正确；MgCl₂+2H₂O

△   .

Mg（OH）₂↓+2HCl↑；Mg（OH）₂

△   .

MgO+H₂O；
（4）由图2可知pH=7时，c（Zn²⁺）=10^-3mol/L，则c（OH^-）=10^-7mol/L，K_sp[Zn（OH）₂]=c（Zn²⁺）×c²（OH^-）=10^-3×（10^-7）²=10^-17，故答案为：10^-17．

点评：本题考查了物质的分离提纯、工艺流程的分析、盐的水解原理的应用、溶度积常数的计算等，题目难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力，注意把握分离流程的分析．