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：

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：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。
下列说法不正确的是

A．沉淀物X为CaCO3

B．滤液M中存在Mg2+和Ca2+

C．滤液N中存在Mg2+、Ca2+

D．步骤②中若改为加入4．2 g NaOH固体，沉淀物Y只有Mg(OH)2

Answer 1

C

试题分析：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Ca^2＋反应生成CaCO₃沉淀Ca^2＋+CO₃^2－=CaCO₃↓．所以沉淀物X为CaCO₃，故A正确；步骤①中，由于CO₃^2－只有0.001mol，反应生成CaCO₃所消耗的Ca^2＋也只有0.001mol，滤液中还剩余c（Ca^2＋）=0.010mol·L^－1，所以滤液M中同时存在着Ca^2＋和Mg^2＋，故B正确；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(Ca^2＋)×(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(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，无剩余，滤液N中不存在Mg^2＋，故C错误；步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，则n（NaOH）=0.105mol，与0.05mol Mg^2＋反应：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]，所以无Ca(OH)₂沉淀析出，沉淀物Y为Mg(OH)₂沉淀，故D正确。_sp的应用和计算，离子反应等。