Question

14．某海域海水一些化學(xué)成分如表：

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=1.8×10^-11．
某化學(xué)小組同學(xué)欲用該海水制備MgCl₂，并提取Zn．設(shè)計(jì)流程如圖：

（1）寫出生成沉淀A的化學(xué)方程式HCO₃^-+OH^-+Ca²⁺=CaCO₃↓+H₂O．
（2）如圖為溶液pH與對(duì)應(yīng)的Zn²⁺、^2-物質(zhì)的量濃度的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)，由濾液F到沉淀C過(guò)程（一般認(rèn)為離子濃度低于10^-5 mol/L就是沉淀完全），則調(diào)節(jié)的pH的范圍為8＜pH＜12．

（3）把MgCl₂溶液蒸發(fā)得到無(wú)水MgCl₂時(shí)，蒸發(fā)操作應(yīng)該在在HCl氣氛中環(huán)境中進(jìn)行．
（4）試劑X為NaOH（寫化學(xué)式）．

Answer 1

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(guò)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(guò)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）生成沉淀A的反應(yīng)是碳酸氫根離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸根離子，結(jié)合鈣離子生成碳酸鈣沉淀；
（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）氯化鎂中的鎂離子易水解，在酸性環(huán)境下可以抑制水解；
（4）根據(jù)流程分析可知X為氫氧化鈉溶液．

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(guò)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(guò)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，反應(yīng)的離子方程式為：HCO₃^-+OH^-+Ca²⁺=CaCO₃↓+H₂O，
故答案為：HCO₃^-+OH^-+Ca²⁺=CaCO₃↓+H₂O；
（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：8＜pH＜12；   
（3）要得到無(wú)水MgCl₂，可以在干燥的氯化氫氣流中加熱水含氯化鎂（MgCl₂•6H₂O）晶體，在干燥的HCl氣流中，抑制了MgCl₂水解，且?guī)ё進(jìn)gCl₂•6H₂O受熱產(chǎn)生的水汽，故能得到無(wú)水MgCl₂，
故答案為：在HCl氣氛中；    
（4）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(guò)濾，濾液為含有[Zn（OH）₄]^2-的溶液，濾渣為Mg（OH）₂，X為NaOH，
故答案為：NaOH；

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．