Question

【題目】碳酸鎂水合物是制備鎂產(chǎn)品的中間體。

（制取MgCO3·3H2O）工業(yè)上從弱堿性鹵水（主要成分為MgCl2）中獲取MgCO3·3H2O的方法如下：

圖1 獲取MgCO3·3H2O的工藝流程

（1）沉淀過(guò)程的化學(xué)方程式為：MgCl2+CO2+2NaOH+2H2OMgCO3·3H2O↓+2____。

（2）沉淀過(guò)程的pH隨時(shí)間的變化如圖2所示，沉淀過(guò)程的操作為____(填字母)。

A 向鹵水中滴加NaOH溶液，同時(shí)通入CO2

B 向NaOH溶液中滴加鹵水，同時(shí)通入CO2

C 向鹵水中通入CO2至飽和，然后滴加NaOH溶液，同時(shí)繼續(xù)通入CO2

D 向NaOH溶液中通入CO2至飽和，然后滴加鹵水，同時(shí)繼續(xù)通入CO2

圖2　沉淀過(guò)程的pH變化 圖3　不同溫度下溶液中鎂離子含量隨時(shí)間的變化

表1　不同反應(yīng)溫度下的水合碳酸鎂

溫度（℃）	產(chǎn)物
46.95	MgCO3·3H2O
47.95	MgCO3·3H2O
48.95	MgCO3·3H2O
49.95	Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O

（3）沉淀過(guò)程的溶液中鎂離子含量隨時(shí)間的變化如圖3所示，不同溫度下所得到沉淀產(chǎn)物如表1所示。則沉淀過(guò)程選擇的溫度為____，理由是____。

（測(cè)定MgCO3·3H2O的純度）

利用下圖所示裝置(圖中夾持儀器略去)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以確定MgCO3·3H2O的純度。

依據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程回答下列問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需持續(xù)____（選填“緩緩”或“迅速”）通入空氣，其作用除了可攪拌B、C中的反應(yīng)物外，還有____。D中堿石灰的作用為____。

（2）下列各項(xiàng)措施中，不能提高測(cè)定準(zhǔn)確度的是____（填標(biāo)號(hào)）。

A 在加入硫酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO2氣體

B 為了縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，快速滴加硫酸

C 在A～B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置

D 在C裝置左側(cè)導(dǎo)管末端增添多孔球泡

（3）實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)確稱取15.0 g樣品三份，進(jìn)行三次測(cè)定，測(cè)得中生成CaCO3沉淀的平均質(zhì)量為10.0 g。請(qǐng)計(jì)算樣品中MgCO3·3H2O的純度________

（4）小明認(rèn)為應(yīng)將澄清石灰水換成Ba(OH)2溶液，其理由除了Ba(OH)2溶解度大，濃度大，使CO2被吸收的更完全外，還有____。

（5）若獲取MgCO3·3H2O的樣品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O，則樣中MgCO3·3H2O的純度____（填“偏大”或“不變”或“偏小”）

Answer 1

【答案】NaCl C 48.95℃ 此溫度下，Mg2+沉淀的速率較快，沉淀效率較高，且不會(huì)生成其它沉淀 緩緩 把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ca(OH)2溶液吸收 防止空氣中的CO2進(jìn)入C裝置干擾實(shí)驗(yàn) BC BaCO3的相對(duì)分子質(zhì)量比CaCO3大，等質(zhì)量的MgCO33H2O生成的BaCO3質(zhì)量大于CaCO3質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)時(shí)相對(duì)誤差小 偏大

【解析】

[制取MgCO33H2O]

（1）由反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，反應(yīng)前后鎂原子都是1個(gè)，碳原子都是1個(gè)，氧原子都是6個(gè)，氫原子都是6個(gè)，反應(yīng)前氯原子和鈉原子都是2個(gè)，都包含在未知物質(zhì)中，因此未知物質(zhì)是氯化鈉。故填：NaCl。

（2）沉淀過(guò)程的pH隨時(shí)間的變化如圖2所示，弱堿性鹵水的pH大于7，開(kāi)始時(shí)pH逐漸減小，說(shuō)明加入了二氧化碳，一會(huì)兒后pH升高，說(shuō)明加入了氫氧化鈉溶液，同時(shí)繼續(xù)通入二氧化碳，使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。故選：C。

（3）由表中數(shù)據(jù)可知，沉淀過(guò)程選擇的溫度為48.95℃，這是因?yàn)榇藴囟认拢?/span>Mg2+沉淀的速率較快，沉淀效率較高，且不會(huì)生成其它沉淀。故填：48.95℃；此溫度下，Mg2+沉淀的速率較快，沉淀效率較高，且不會(huì)生成其它沉淀。

[測(cè)定MgCO33H2O的純度]

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝�，其作用除了可攪�?/span>B、C中的反應(yīng)物外，還有把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ca(OH)2溶液吸收；D中堿石灰的作用為防止空氣中的CO2進(jìn)入C裝置干擾實(shí)驗(yàn)。

（2）A、在加入硫酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO2氣體，這樣能夠防止空氣中的二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該選項(xiàng)能提高測(cè)定準(zhǔn)確度；

B、快速滴加硫酸，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w不能被氫氧化鈣溶液全部吸收，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，該選項(xiàng)不能提高測(cè)定準(zhǔn)確度；

C、在A～B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置時(shí)能夠吸收水蒸氣，但是通過(guò)B裝置后又會(huì)帶進(jìn)水蒸氣，該選項(xiàng)不能提高測(cè)定準(zhǔn)確度；

D、在C裝置左側(cè)導(dǎo)管末端增添多孔球泡，能夠增大二氧化碳和氫氧化鈣的接觸面積，利于二氧化碳?xì)怏w的全部吸收，該選項(xiàng)能提高測(cè)定準(zhǔn)確度。

故選BC。

（3）設(shè)MgCO33H2O的質(zhì)量為x，

x=13.8g

MgCO33H2O的純度為：；

（4）將澄清石灰水換成Ba(OH)2溶液，其理由除了Ba(OH)2溶解度大，濃度大，使CO2被吸收的更完全外，還有BaCO3的相對(duì)分子質(zhì)量比CaCO3大，等質(zhì)量的MgCO33H2O生成的BaCO3質(zhì)量大于CaCO3質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)時(shí)相對(duì)誤差小。

（5）MgCO33H2O中鎂元素、碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：；

Mg5(OH)2(CO3)44H2O中鎂元素、碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：；

由計(jì)算可知，MgCO33H2O中的鎂元素、碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于Mg5(OH)2(CO3)44H2O中的鎂元素、碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，因此若獲取MgCO33H2O的樣品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)44H2O，樣品中MgCO33H2O的純度偏大。