18.镁是一种轻金属,其合金的强度高、机械性能好。这些特性使金属镁成为制造汽车、飞机、火箭的重要材料,从而获得“国防金属”的美誉。海水矿物质中镁的浓度仅次于氯和钠,居第三位。由于对镁的需求非常巨大,很多沿海国家都建有大型海水提镁工厂。下表是有关物质的Ksp:
物质 |
CaCO3 |
MgCO3 |
Ca(OH)2 |
Mg(OH)2 |
溶度积 |
2.8×10-9 |
6.8×10-6 |
5.5×10-6 |
1.8×10-11 |
回答下列问题:
(1)能否直接把贝壳研磨成粉末,撒入海水中使Mg2+转化为MgCO3沉淀,其原因是________________________________________________;
(2)实际生产中是把Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,而不是转化为MgCO3沉淀,其理由是__________________,请你推测应将贝壳进行怎样的加工处理______________________________________;
(3)某同学在实验室条件下模拟该生产过程,在加试剂时,误将纯碱溶液加入海水中,他思考了一下,又在得到的混合体系中加入过量的烧碱溶液,你觉得他__________(填“能”或“不能”)将Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,理由是_______________________________。
(4)过滤出Mg(OH)2沉淀后,用试剂__________(填化学式)将其溶解,选择该试剂的理由是______________________________________________________________________。
解析:(1)CaCO3和MgCO3化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同,从Ksp看,CaCO3的溶解能力比MgCO3的小,所以不能直接加贝壳粉末使Mg2+转化为MgCO3沉淀;
(2)MgCO3的溶度积比Mg(OH)2的溶度积大,所以应把Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,即把贝壳研磨、煅烧、加水制成石灰乳[Ca(OH)2];
(3)根据沉淀的转化,烧碱电离产生的OH-能结合MgCO3溶解产生的Mg2+生成溶解度更小的Mg(OH)2沉淀,使MgCO3的溶解平衡不断向右移动;
(4)盐酸电离的H+与Mg(OH)2溶解产生的OH-生成水,使Mg(OH)2的溶解平衡不断右移;
答案:(1)不能,MgCO3的溶解度比CaCO3溶解度大,直接加贝壳粉末得不到MgCO3沉淀
(2)为使Mg2+沉淀完全,应将Mg2+转化为溶解度更小的Mg(OH)2 研磨、煅烧、加水制成石灰乳
(3)能 烧碱电离产生的OH-能结合MgCO3溶解产生的Mg2+生成溶解度更小的Mg(OH)2沉淀,使MgCO3的溶解平衡不断向右移动
(4)HCl 盐酸电离的H+与Mg(OH)2溶解产生的OH-生成水,使Mg(OH)2的溶解平衡不断右移
17.某自来水中含有Ca2+、Mg2+、Na+、K+、HCO、SO、Cl-,长期烧煮上述自来水会在锅炉内形成水垢。锅炉水垢不仅耗费燃料,而且有烧坏锅炉的危险,因此要定期清除锅炉水垢。已知部分物质20℃时的溶解度数据有:
物质 |
Mg(OH)2 |
CaCO3 |
MgCO3 |
Ca(OH)2 |
CaSO4 |
MgSO4 |
溶解度 |
|
|
|
|
|
|
(g/100 g H2O) |
9.0×10-4 |
1.5×10-3 |
1.0×10-2 |
1.7×10-1 |
2.1×10-1 |
26.7 |
(1)请用化学方程式表示锅炉中的水垢含有Mg(OH)2的原因:__________________。
(2)锅炉中的水垢所含有的CaSO4不能直接用酸除去,需要加入试剂X,使其转化为易溶于盐酸的物质Y而除去。试剂X是__________(填序号)。
A.食醋 B.氯化钡
C.碳酸钠 D.碳酸氢钠
CaSO4能转化为物质Y的原因是(用文字叙述)______________________________
_________________________________________________________________。
(3)除含CaSO4、Mg(OH)2外,锅炉水垢中还可能含有的物质是(写化学式)__________________。
(4)水中的Ca2+、Mg2+可以用一定浓度的M溶液进行测定,M与Ca2+、Mg2+都以等物质的量进行反应。现取含Ca2+浓度为0.40 g/L的自来水样10 mL,至锥形瓶中进行滴定,达到终点时,用去了浓度为0.01 mol/L的M溶液20.00 mL,则该自来水样中Mg2+的物质的量浓度是__________________。
答案:(1)Mg(HCO3)2MgCO3↓+H2O+CO2↑
MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑
(2)C 碳酸钙的溶解度小于硫酸钙的溶解度
(3)CaCO3、MgCO3等
(4)0.01 mol/L