Question

19．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：K_sp（CaCO₃）=4.96×10^-9；K_sp（MgCO₃）=6.82×10^-6；K_sp=4.68×10^-6；K_sp=5.61×10^-12．请回答下列问题：
（6）沉淀物X为CaCO₃；
（7）滤液N中Ca²⁺浓度为0.01mol/L；
（8）加NaOH固体调整pH=12.5是否可行否（填“是”“否”）；原因是如果pH调制12.5会使氢氧化钙沉淀，会使产品不纯．

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⁺反应生成沉淀X为CaCO₃，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（即pOH=3）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，所以Y为Mg（OH）₂．
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：（6）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；
故答案为：CaCO₃；
（7）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，
故答案为：0.01mol/L；
（8）步骤②，当滤液M中加入NaOH 固体，调至pH=11（即pOH=3）时，此时滤液中c（OH^-）=1×10^-3 mol•L^-1．加NaOH固体调整pH=12.5会使氢氧化钙沉淀，会使产品不纯，
根据溶度积可判断无Ca（OH）₂生成，有Mg（OH）₂沉淀生成，所以Y为Mg（OH）₂．
故答案为：否；如果pH调制12.5会使氢氧化钙沉淀，会使产品不纯．

点评 本题考查了离子浓度及Ksp的有关计算，要求考生定量地分析发生的反应，溶液中存在的离子，推断沉淀是否产生，从而得出正确的结论．计算强调了实用性以及认识、解决问题的综合性，题目难度中等．