爱华网化学：2011年浙江理综卷13题点评
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－1 | Na＋ | Mg2＋ | Ca2＋ | Cl－ | HCO3－ |
0.439 | 0.050 | 0.011 | 0.560 | 0.001 |
注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5mol/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
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4.2 gNaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物
【答案】A
【解析】考场上学生可以单刀直入，简化思维：根据实验目的，不难确定沉淀Y为Mg(OH)2，模拟海水中的阳离子只有三种，而Na＋不可能形成沉淀，故沉淀X中必含Ca2＋，在1.0L模拟海水中加入1.0mL1.0mol·L－1的NaOH溶液后，c(OH－)近似为10－3mol·L－1，而模拟海水中c(Ca2＋)为0.011mol·L－1，Qi[Ca(OH)2]＝c(Ca2＋)c2(OH－)＝1.10×10－8＜Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6，所以不可能形成Ca(OH)2沉淀，只能形成CaCO3沉淀，故A对。
究其原因，还须借助计算才能判断正误：
往1.0L模拟海水加入的OH－与模拟海水中的HCO3－发生反应：OH－＋＝CO32－
＋H2O，使得溶液中c(CO32－)为10－3mol·L－1，则Qi(CaCO3)＝c(Ca2＋)c(CO32－)＝1.10×10－5＞Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9，所以沉淀物X为CaCO3，n(CaCO3)＝10－3mol，此时滤液M中残存的c(Ca2＋)＝0.011mol·L－1－10－3mol·L－1＝0.010mol·L－1＞1.0×10－5mol/L，不能认为
Ca2＋不存在；所以A项正确、B项错误。
在滤液M中加NaOH固体，形成沉淀Y，调节溶液pH到11.0后，过滤，滤液N中
c(OH－)＝10－3mol·L－1，再次运用溶度积规则判断Mg2＋、Ca2＋能否形成沉淀：Qi[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)c2(OH－)＝5.0×10－8＞Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，所以Y是Mg(OH)2，Qi[Ca(OH)2]＝c(Ca2＋)c2(OH－)＝0.010×(10－3)2＝10－6＜Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6，所以不可能形成Ca(OH)2沉淀，滤液N中存在Ca2＋，形成Mg(OH)2后，此时溶液中c(Mg2＋)与c(OH－)须满足沉淀溶解平衡关系式：c(Mg2＋)c2(OH－)＝Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，即c(Mg2＋)×(10－3)2＝5.6×10－12，解得c(Mg2＋)＝5.6×10－6＜10－5，可认为Mg2＋无剩余。C项错误。
加入4.2 gNaOH固体，c(OH－)＝0.105mol·L－1，c(Mg2＋)＝0.050mol/L，c(Ca2＋)＝0.010mol/L，因从Ksp值来看，Mg(OH)2比Ca(OH)2更小，故若有沉淀生成，应先生成Mg(OH)2沉淀，试判断如下：Qi[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)c2(OH－)＝0.050×(0.105)2＞Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，所以生成Mg(OH)2沉淀
Mg2＋ ＋ 2OH－ ＝ Mg(OH)2↓
0.050mol·L－1 0.105mol·L－1
n[Mg(OH)2]＝0.050mol，剩余OH－0.005 mol，
Qi[Ca(OH)2]＝c(Ca2＋)c2(OH－)＝0.010×(0.005)2＝2.5×10－7＜Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6，所以无Ca(OH)2析出。D项错误。
【点评】
此题有两处学生极容易混淆：
（1）有学生这样认为：往1.0L模拟海水中加入1.0mL1.0mol·L－1的NaOH溶液后，Qi[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)c2(OH－)＝5.0×10－8＞Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，所以沉淀X是Mg(OH)2，殊不知，Mg(OH)2虽难溶，但碱性可视为中强碱，在HCO3－存在时，能使Mg(OH)2沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)不断右移，最终Mg(OH)2沉淀溶解，生成的CO32－足以让Ca2＋沉淀。
（2）在判断第二次沉淀后，Mg2＋有没有沉淀完全时，有不少学生错误地认为：在加入NaOH固体调至pH＝11.0后，Mg2＋才开始沉淀，则有如下错误的计算过程：
c(Mg2＋)＝0.050 mol/L，c(OH－)＝10－3mol·L－1，
Mg2＋ ＋ 2OH－ ＝ Mg(OH)2↓
0.050mol·L－1 10－3mol·L－1
所以，n[Mg(OH)2]＝5.0×10－4 mol。
形成Mg(OH)2沉淀的过程中Mg2＋过量，滤液N中残存的Mg2＋近似为0.0495mol·L－1，远大于10－5mol/L，所以不能认为Mg2＋沉淀完全，滤液N中还有Mg2＋，这样一来，C也貌似正确，于是在A与C之间摇摆不定，浪费了大量时间。其实这是一种思维僵化的表现，溶液中的离子反应是一触即发的，不可能是先使c(OH－)＝10－3mol·L－1，然后Mg2＋才开始形成沉淀的。造成以上误解的原因是步骤①中加NaOH的方式与步骤②中加NaOH的方式不一样，考生容易把步骤①的情形负迁移到步骤②中。当然，从另一个侧面也反映出题面信息也可以表达得更清晰，比如把“pH＝11.0”字样写在滤液N处，可能误解的同学就少很多了。
