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：

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。

下列说法不正确的是

A．沉淀物X为CaCO₃

B．滤液M中存在Mg²⁺和Ca²⁺

C．滤液N中存在Mg²⁺、Ca²⁺

D．步骤②中若改为加入4．2 g NaOH固体，沉淀物Y只有Mg(OH)₂

Answer

C

【解析】

试题分析：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正确；步骤①中，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＋）=0.010mol·L－1，所以滤液M中同时存在着Ca2＋和Mg2＋，故B正确；步骤②，当滤液M中加入NaOH 固体，调至pH=11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；步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，则n（NaOH）=0.105mol，与0.05mol Mg2＋反应：Mg2＋+2OH－=Mg(OH)2↓，生成0.05 molMg(OH)2，剩余0.005 mol OH－，由于Q[Ca(OH)2]=c(Ca2＋)×(OH－)2=0.010×(0.005)2=2.5×10-7＜Ksp[Ca(OH)2]，所以无Ca(OH)2沉淀析出，沉淀物Y为Mg(OH)2沉淀，故D正确。

考点：考查考查了Ksp的应用和计算，离子反应等。