Question

某海域海水一些化學(xué)成分如下表

海水成分	Na+	Ca2+	Mg2+	HCO3-	Zn2+
含量/mol?L-1	0.4	0.002	0.045	0.002	10-7

已知：25℃時(shí)，K_sp（CaCO₃）=2.8×10^-9、K_sp（MgCO₃）=6.8×10^-6，K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11．
某化學(xué)小組同學(xué)欲在實(shí)驗(yàn)制備MgCl₂，并提取Zn．設(shè)計(jì)流程如圖1：
[假設(shè)①②過程溶液體積不變，忽略分離過程的損失]
（1）25℃時(shí)測(cè)得海水的pH為8.0，其原因是（寫離子方程式）

 

．
（2）如圖為溶液pH與對(duì)應(yīng)的Zn²⁺、[Zn（OH）₄]^2-物質(zhì)的量濃度的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖．請(qǐng)結(jié)合圖中數(shù)據(jù)回答：試劑X的化學(xué)式為

 

；由濾液F到沉淀C過程（一般認(rèn)為離子濃度低于10^-5mol/L就是沉淀完全），則調(diào)節(jié)的pH的范圍為

 

．
（3）同學(xué)們發(fā)現(xiàn)，把MgCl₂溶液蒸發(fā)、灼燒所得的白色固體難溶解于水，于是認(rèn)為其主要成分是MgO．你認(rèn)為

 

（填“正確”、“不正確”），原因是（用化學(xué)方程式表示）

 

、

 

．
（4）由圖2中c（Zn²⁺）計(jì)算Zn（OH）₂的溶度積K_sp=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,鹽類水解的原理,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：

分析：海水中的成分為Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、Zn²⁺，加氫氧化鈉，與HCO₃^-反應(yīng)生成CO₃^2-再和Ca²⁺結(jié)合生成沉淀A碳酸鈣，過濾，濾液中含有Na⁺、Mg²⁺、Zn²⁺，再加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH=11，Mg²⁺和Zn²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀B，則沉淀B為Mg（OH）₂和Zn（OH）₂，在沉淀B中加足量氫氧化鈉，Zn（OH）₂轉(zhuǎn)化為[Zn（OH）₄]^2-，過濾，濾液為含有
[Zn（OH）₄]^2-的溶液，濾渣為Mg（OH）₂，在氫氧化鎂中加鹽酸溶解得到氯化鎂溶液，蒸發(fā)得到MgCl₂，在含有[Zn（OH）₄]^2-的溶液中加鹽酸，調(diào)節(jié)pH，使其轉(zhuǎn)化為氫氧化鋅沉淀；
（1）根據(jù)HCO₃^-能發(fā)生水解反應(yīng)分析；
（2）根據(jù)流程分析判斷X；由圖2可知當(dāng)pH＜12時(shí)，[Zn（OH）₄]^2-的濃度小于10^-5mol/L，當(dāng)pH＜8時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化為鋅離子；
（3）在溶液中加熱促進(jìn)MgCl₂水解生成Mg（OH）₂，灼燒Mg（OH）₂分解生成MgO；
（4）由圖2可知pH=7時(shí)，c（Zn²⁺）=10^-3mol/L，根據(jù)K_sp[Zn（OH）₂]=c（Zn²⁺）×c²（OH^-）計(jì)算．

解答： 解：海水中的成分為Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、Zn²⁺，加氫氧化鈉，與HCO₃^-反應(yīng)生成CO₃^2-再和Ca²⁺結(jié)合生成沉淀A碳酸鈣，過濾，濾液中含有Na⁺、Mg²⁺、Zn²⁺，再加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH=11，Mg²⁺和Zn²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀B，則沉淀B為Mg（OH）₂和Zn（OH）₂，在沉淀B中加足量氫氧化鈉，Zn（OH）₂轉(zhuǎn)化為[Zn（OH）₄]^2-，過濾，濾液為含有[Zn（OH）₄]^2-的溶液，濾渣為Mg（OH）₂，在氫氧化鎂中加鹽酸溶解得到氯化鎂溶液，蒸發(fā)得到MgCl₂，在含有[Zn（OH）₄]^2-的溶液中加鹽酸，調(diào)節(jié)pH，使其轉(zhuǎn)化為氫氧化鋅沉淀；
（1）海水中含有HCO₃^-，HCO₃^-能發(fā)生水解反應(yīng)，離子方程式為：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，溶液呈堿性，故答案為：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（2）根據(jù)流程分析可知X為氫氧化鈉溶液；由圖2可知當(dāng)pH＜12時(shí)，[Zn（OH）₄]^2-的濃度小于10^-5mol/L，當(dāng)pH＜8時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化為鋅離子，則調(diào)節(jié)的pH的范圍為8＜pH＜12，故答案為：NaOH；8＜pH＜12；
（3）在溶液中加熱促進(jìn)MgCl₂水解生成Mg（OH）₂，灼燒Mg（OH）₂分解生成MgO，發(fā)生的反應(yīng)分別為；MgCl₂+2H₂O

△   .

Mg（OH）₂↓+2HCl↑，Mg（OH）₂

△   .

MgO+H₂O；所以把MgCl₂溶液蒸發(fā)、灼燒所得的白色固體為MgO；
故答案為：正確；MgCl₂+2H₂O

△   .

Mg（OH）₂↓+2HCl↑；Mg（OH）₂

△   .

MgO+H₂O；
（4）由圖2可知pH=7時(shí)，c（Zn²⁺）=10^-3mol/L，則c（OH^-）=10^-7mol/L，K_sp[Zn（OH）₂]=c（Zn²⁺）×c²（OH^-）=10^-3×（10^-7）²=10^-17，故答案為：10^-17．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)的分離提純、工藝流程的分析、鹽的水解原理的應(yīng)用、溶度積常數(shù)的計(jì)算等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，注意把握分離流程的分析．