题目内容

20．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：

海水中的离子浓度（mol/L）Na+Mg2+Ca2+Cl-HCO3
0.4390.0500.0110.5600.001
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：Ksp（CaCO3）=4.96×10-9；Ksp（MgCO3）=6.82×10-6；
Ksp[Ca（OH）2]=4.68×10-6；Ksp[Mg（OH）2]=5.61×10-12．
下列说法正确的是（　　）
A．沉淀物X为CaCO3，MgCO3
B．滤液M中存在Mg2+，不存在Ca2+
C．滤液N中存在Mg2+、Ca2+
D．步骤②中若改为加入8 g NaOH固体，沉淀物Y为Ca（OH）2和Mg（OH）2的混合物

分析 步骤①，加入0.001mol NaOH时，OH- 恰好与HCO3-完全反应，生成0.001molCO32-．由于Ksp（CaCO3）＜＜Ksp（MgCO3），生成的CO32-与水中的Ca2+反应生成CaCO3 沉淀，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Ca（OH）2 是否生成沉淀，一定有Mg（OH）2沉淀生成．

解答 解：A．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-=CO32-+H2O，生成0.001molCO32-．由于Ksp（CaCO3）＜＜Ksp（MgCO3），生成的CO32-与水中的Ca2+反应生成CaCO3 沉淀Ca2++CO32-=CaCO3↓．所以沉淀物X为CaCO3，故A错误；
B．由于CO32-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．滤液M中同时存在着Ca2+和Mg2+，故B错误；
C．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．则
Q[Ca（OH）2]=c（Ca2+）×（10-3）2=0.010×（10-3）2=10-8＜Ksp[Ca（OH）2]，无Ca（OH）2生成．
Q[Mg（OH）2]=c（Mg2+）×（10-3）2=0.050×（10-3）2=5×10-8＞Ksp[Mg（OH）2]，有Mg（OH）2沉淀生成．
又由于Ksp[Mg（OH）2]=c（Mg2+）×（10-3）2=5.6×10-12，c（Mg2+）=5.6×10-6＜10-5，无剩余，滤液N中不存在Mg2+，故C错误；
D．步骤②中若改为加入8 g NaOH固体，则n（NaOH）=$\frac{8g}{40g/mol}$=0.2mol，与0.05mol Mg2+反应：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，生成0.05 mol Mg（OH）2，剩余0.1 mol OH-．
由于Q[Ca（OH）2]=c（Ca2+）×（OH-）2=0.011×（0.1）2=1.1×10-4＞Ksp[Ca（OH）2]，所以有Ca（OH）2沉淀析出，沉淀物Y为Ca（OH）2和Mg（OH）2的混合物，故D正确．
故选D．

点评 本题是一道新颖的计算型分析推断题，命题者通过精心选择，以从模拟海水中制备MgO的实验方案为背景，结合考查有关溶度积的概念及计算，把一个具体情景与教材的知识内容有机结合起来．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，体现了新课程的特色，题目难度中等．

练习册系列答案
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