题目内容

14.某海域海水一些化学成分如表:
海水成分Na+Ca2+Mg2+HCO3-Zn2+
含量/mol•L-10.40.0020.0450.00210-7
已知:25℃时,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9、Ksp(MgCO3)=6.8×10-6,Ksp=1.8×10-11.
某化学小组同学欲用该海水制备MgCl2,并提取Zn.设计流程如图:

(1)写出生成沉淀A的化学方程式HCO3-+OH-+Ca2+=CaCO3↓+H2O.
(2)如图为溶液pH与对应的Zn2+、2-物质的量浓度的对数坐标图,结合图中数据,由滤液F到沉淀C过程(一般认为离子浓度低于10-5 mol/L就是沉淀完全),则调节的pH的范围为8<pH<12.

(3)把MgCl2溶液蒸发得到无水MgCl2时,蒸发操作应该在在HCl气氛中环境中进行.
(4)试剂X为NaOH(写化学式).

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CO32-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)生成沉淀A的反应是碳酸氢根离子和氢氧化钠反应生成碳酸根离子,结合钙离子生成碳酸钙沉淀;
(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)氯化镁中的镁离子易水解,在酸性环境下可以抑制水解;
(4)根据流程分析可知X为氢氧化钠溶液.

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CO32-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)海水中的成分为Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、Zn2+,加氢氧化钠,与HCO3-反应生成CO32-再和Ca2+结合生成沉淀A碳酸钙,反应的离子方程式为:HCO3-+OH-+Ca2+=CaCO3↓+H2O,
故答案为:HCO3-+OH-+Ca2+=CaCO3↓+H2O;
(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:8<pH<12;   
(3)要得到无水MgCl2,可以在干燥的氯化氢气流中加热水含氯化镁(MgCl2•6H2O)晶体,在干燥的HCl气流中,抑制了MgCl2水解,且带走MgCl2•6H2O受热产生的水汽,故能得到无水MgCl2,
故答案为:在HCl气氛中;    
(4)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,X为NaOH,
故答案为:NaOH;

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.

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