Question

堿式碳酸鎂有多種不同的組成，如：Mg₂（OH）₂CO₃、Mg₄（OH）₂（CO₃）₃、Mg₅（OH）₂（CO₃）₄等．某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們?yōu)榱舜_定某堿式碳酸鎂的組成，設(shè)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．

（1）實(shí)驗(yàn)步驟：
①按如圖（夾持儀器未畫出）組裝好置后，首先進(jìn)行的操作是

 

．E處干燥管盛放的藥品是

 

．
②稱如堿式碳酸鎂樣品m₁g，并將其放入硬質(zhì)玻璃管中；稱量：裝濃硫酸的洗氣瓶C的質(zhì)量為m₂g；裝堿石灰的U形管D的質(zhì)量為m₃g
③打開活塞

 

，關(guān)閉

 

緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘．
④關(guān)閉活塞

 

，打開

 

，點(diǎn)燃酒精燈加熱，待不再產(chǎn)生氣體為止．
⑤打開活塞K₁，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，然后拆下裝置，稱得洗氣瓶C的質(zhì)量為m₄g；U形管D的質(zhì)量為m₅g．實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)如下：m₁=31g，m₂=87.6g，m₃=74.7g，m₄=89.4g，m₅=87.9g，計(jì)算推導(dǎo)：該堿式碳酸鎂的化學(xué)式為

 

．
（2）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)方案，以下說法你認(rèn)為正確的是

 

（填字母）
A．硬質(zhì)玻璃管中有水凝結(jié)對(duì)測(cè)定結(jié)果有較大影響
B．不稱量堿式碳酸鎂樣品的質(zhì)量無法確定堿式碳酸鎂的組成
C．該實(shí)驗(yàn)裝置也可用于確定天然堿[aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O（a、b、c為正整數(shù)）]的化學(xué)組成．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）①由實(shí)驗(yàn)原理可知，實(shí)驗(yàn)需要通過測(cè)量D裝置內(nèi)堿石灰的增重，計(jì)算生成的二氧化碳的質(zhì)量，通過測(cè)量C裝置裝置，計(jì)算生成的水的質(zhì)量，故應(yīng)首先檢驗(yàn)裝置的氣密性；
D裝置中盛放的堿石灰容易吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，故干燥管E是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，防止進(jìn)入D裝置中，影響測(cè)量結(jié)果；
③裝置內(nèi)有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定，故實(shí)驗(yàn)前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差，活塞的操作方法是：打開活塞K₁、K₂，關(guān)閉活塞K₃；
④關(guān)閉活塞K₁、K₂，打開K₃，加熱分解堿式碳酸鎂；
⑤堿式碳酸鎂可以看做氫氧化鎂與碳酸鎂的混合物，根據(jù)二氧化碳可以確定碳酸鎂物質(zhì)的量，根據(jù)水可以確定氫氧化鎂的物質(zhì)的量，據(jù)此確定化學(xué)式；
（2）A．硬質(zhì)玻璃管中有水凝結(jié)，測(cè)定的水的質(zhì)量偏小，對(duì)測(cè)定結(jié)果有較大影響；
B．堿式碳酸鎂可以看做氫氧化鎂與碳酸鎂的混合物，根據(jù)二氧化碳可以確定碳酸鎂，根據(jù)水可以確定氫氧化鎂，故不需要稱量樣品的質(zhì)量；
C．天然堿[aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O]加熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳與水，可以測(cè)定二氧化碳確定碳酸氫鈉，根據(jù)二氧化碳計(jì)算碳酸氫鈉分解生成的水，根據(jù)水的總量可以確定天然堿中的水，進(jìn)而確定碳酸鈉．

解答： 解：（1）①由實(shí)驗(yàn)原理可知，實(shí)驗(yàn)需要通過測(cè)量D裝置內(nèi)堿石灰的增重，計(jì)算生成的二氧化碳的質(zhì)量，通過測(cè)量C裝置裝置，計(jì)算生成的水的質(zhì)量，故應(yīng)首先檢驗(yàn)裝置的氣密性．D裝置中盛放的堿石灰容易吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，故干燥管E中可以盛放堿石灰（或氧化鈣），吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，防止進(jìn)入D裝置中，影響測(cè)量結(jié)果；
故答案為：檢驗(yàn)裝置的氣密性；堿石灰；
③裝置內(nèi)有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定，故實(shí)驗(yàn)前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差，活塞的操作方法是：打開活塞K₁、K₂，關(guān)閉活塞K₃；
故答案為：K₁，K₂； K₃；
④關(guān)閉活塞K₁、K₂，打開K₃，加熱分解堿式碳酸鎂，故答案為：K₁，K₂； K₃；
⑤反應(yīng)前C裝置的質(zhì)量為87.7g，反應(yīng)后質(zhì)量為89.4g，故生成水的質(zhì)量為89.4g-87.7g=1.7g，故水的物質(zhì)的量為

1.7g

18g/mol

≈0.1mol，由H元素守恒可知樣品中Mg（OH）₂為0.1mol，反應(yīng)前D裝置的質(zhì)量為74.7g，反應(yīng)后質(zhì)量為87.9g，生成二氧化碳的質(zhì)量為87.9g-74.7g=13.2g，物質(zhì)的量為

13.2g

44g/mol

=0.3mol，由碳元素守恒可知樣品中MgCO₃為0.3mol，故樣品中Mg（OH）₂與MgCO₃物質(zhì)的量之比為0.1mol：0.3mol=1：3，故該堿式碳酸鎂為Mg（OH）₂?3MgCO₃，即為Mg₄（OH）₂ （CO₃）₃；
故答案為：Mg₄（OH）₂ （CO₃）₃；
（2）A．硬質(zhì)玻璃管中有水凝結(jié)，測(cè)定的水的質(zhì)量偏小，對(duì)測(cè)定結(jié)果有較大影響，故A正確；
B．堿式碳酸鎂可以看做氫氧化鎂與碳酸鎂的混合物，根據(jù)二氧化碳可以確定碳酸鎂，根據(jù)水可以確定氫氧化鎂，故不需要稱量樣品的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；
C．天然堿[aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O]加熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳與水，可以測(cè)定二氧化碳確定碳酸氫鈉，根據(jù)二氧化碳計(jì)算碳酸氫鈉分解生成的水，根據(jù)水的總量可以確定天然堿中的水，進(jìn)而確定碳酸鈉，故C正確；
故選AC．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與裝置理解、實(shí)驗(yàn)基本操作、物質(zhì)組成的測(cè)定等，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用分析解決問題的能力．