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：

模拟海水中的离 子浓度(mol/L)	Na^＋	Mg^2＋	Ca^2＋	Cl^―
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[Ca(OH)₂]＝4.68×10^－6；K_sp[Mg(OH)₂]＝5.61×10^－12。 下列说法正确的是

A．沉淀物X为CaCO₃

B．滤液M中存在Mg^2＋，不存在Ca^2＋

C．滤液N中存在Mg^2＋、Ca^2＋

D．步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)₂和Mg(OH)₂的混合物

Answer

A

【解析】

试题分析：A．当向该模拟海水中加入NaOH溶液时，n(NaOH)＝0.001L×1.0mol/L＝0.001mol，OH-与HCO3-恰好发生反应：HCO3-+OH-＝CO32-+H2O，产生的CO32-的物质的量是0.001mol。由于Ksp(CaCO3)＝4.96×10-9，Ksp(MgCO3)＝6.82×10-6 ，Ksp(CaCO3)<< Ksp(MgCO3)，而且c(Ca2+)∙c(CO32-) ＝0.011mol/L× 0.001mol/L＝1.1×10-5mol2/L2＞4.96×10-9＝Ksp(CaCO3)，所以会形成沉淀CaCO3，故沉淀X是CaCO3，A正确；B、CaCO3尽管难溶，也有一定的溶解度，在溶液中存在沉淀溶解平衡，发生沉淀反应消耗Ca2+的物质的量是0.001mol，还剩余0.011mol-0.001mol＝0.01mol，所以滤液M中存在Mg2+、Ca2+，B错误；C、向滤液M中加入NaOH固体，溶液的pH＝11，则c(OH-)＝10-3mol/L，c(Mg2+)∙c2(OH-)＝0.050×(10-3)2＝5×10-8 ＞5.61×10-12，所以会形成Mg(OH)2沉淀；而c(Ca2+)∙c2(OH-)＝0.010×(10-3)2＝1×10-7＜Ksp(Ca(OH)2)＝4.68×10-6，所以不能形成Ca(OH)2沉淀；因此溶液N中含有Ca2+、没有Mg2+，C错误；D、步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体,n(NaOH)＝4.2 g÷40g/mol＝0.105mol，发生沉淀反应：Mg2++2OH-＝Mg(OH)2↓，由于n(Mg2+)＝0.050mol，n(OH-)＝0.105mol，根据反应方程式中物质的关系可知OH-过量，所以产生的沉淀按照Mg2+计算。n(Mg(OH)2)＝0.050mol，过量的OH-的物质的量是0.105mol－0.050mol×2＝0.005mol，c(Ca2+)∙c2(OH-)＝0.010×(0.0050)2＝2.5×10-7＜Ksp(Ca(OH)2)＝4.68×10-6，因此不能形成Ca(OH)2沉淀，所以沉淀物Y为仍Mg(OH)2，没有Ca(OH)2，D错误，答案选A。

考点：考查溶度积常数的应用、沉淀的产生、溶液的微粒的确定的知识。