Question

硫酸鎂在醫(yī)療上具有鎮(zhèn)靜、抗攣等功效．以菱鎂礦（主要成分是MgCO₃）為主要原料制備硫酸鎂的方法如下：

請回答下列問題：
（1）步驟②中發(fā)生反應的離子方程式為

 

．
（2）步驟④中調(diào)節(jié)pH=6.0～6.5的目的是

 

．
（3）對MgSO₄?7H₂O晶體直接加熱

 

（填“能”或“不能”）得到無水MgSO₄固體．
（4）步驟⑤的操作為

 

（5）長時間加熱MgCO₃懸濁液后生成Mg（OH）₂，該反應的化學方程式為

 

（6）已知酸堿指示劑百里酚藍變色的pH范圍如表所示：

pH	＜8.0	8.0～9.6	＞9.6
顏色	黃色	綠色	藍色

25℃時，向Mg（OH）₂的飽和溶液中滴加2滴百里酚藍指示劑，溶液所呈現(xiàn)的顏色為

 

[25℃時，Mg（OH）₂的溶度積Ksp=5.6×10^-12]．
（7）藥品A是中和胃酸的常用藥物，其有效成分是鋁和鎂的堿式碳酸鹽．現(xiàn)進行如下實驗確定其化學式：
實驗一：取該堿式碳酸鹽3.01g充分灼燒至恒重，測得固體質(zhì)量減少了1.30g；
實驗二：另取該堿式碳酸鹽3.01g使其溶于足量的鹽酸中，產(chǎn)生CO₂的體積為112mL（標準狀況）；
實驗三：向?qū)嶒灦�的溶液中加入足量的NaOH溶液得到1.74g白色沉淀．
該藥品的化學式為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：（1）步驟②中發(fā)生反應的為硫酸銨和氧化鎂反應生成氨氣、硫酸鎂和水；
（2）步驟④中將硫酸鎂溶液蒸發(fā)、結(jié)晶時，調(diào)節(jié)pH為弱酸性，抑制鎂離子的水解；
（3）將MgSO₄?7H₂O晶體直接加熱，硫酸鎂較穩(wěn)定，結(jié)晶水脫去，硫酸鎂可以穩(wěn)定存在．
（4）根據(jù)溫度較高時會導致MgSO₄?7H₂O中的結(jié)晶水失去分析操作方法；
（5）碳酸鎂的溶解度小于氫氧化鎂，長時間加熱MgCO₃懸濁液后生成Mg（OH）₂和二氧化碳氣體；
（6）Mg（OH）₂的飽和溶液中的溶度積計算飽和溶液中的氫氧根離子濃度，結(jié)合水溶液中離子積計算氫離子濃度計算pH，然后結(jié)合表中數(shù)據(jù)判斷溶液所呈現(xiàn)的顏色；
（7）實驗一中減少的是二氧化碳氣體和水蒸氣的質(zhì)量，灼燒得到固體為氧化鋁和氧化鎂的混合物；
實驗二中生CO₂的體積為112mL（標準狀況），可以計算碳酸根離子的物質(zhì)的量；
實驗三中的1.74g白色沉淀為氫氧化鎂沉淀，據(jù)此可計算出鎂離子的物質(zhì)的量，然后結(jié)合實驗計算出3.01g該堿式鹽中鋁離子的物質(zhì)的量；
再根據(jù)電荷守恒計算出堿式鹽中含有的氫氧根離子的物質(zhì)的量，最后根據(jù)質(zhì)量守恒定律計算出堿式鹽中含有水的物質(zhì)的量，從而得出該堿式鹽的化學式．

解答： 解：（1）步驟②中發(fā)生反應的為硫酸銨和氧化鎂反應生成氨氣、硫酸鎂和水，反應的離子方程式為 2NH₄⁺+MgO

△   .

Mg²⁺+2NH₃↑+H₂O，
故答案為：2NH₄⁺+MgO

△   .

Mg²⁺+2NH₃↑+H₂O；
（2）步驟④中將硫酸鎂溶液蒸發(fā)、結(jié)晶時，為了抑制鎂離子的水解，調(diào)節(jié)pH為弱酸性，使鎂離子的水解平衡逆向移動，得到純凈的硫酸鎂晶體，
故答案為：抑制Mg²⁺水解，以便得到較純的產(chǎn)品；
（3）將MgSO₄?7H₂O晶體直接加熱會造成結(jié)晶水脫去，硫酸鎂較穩(wěn)定，可以穩(wěn)定存在，
故答案為：能；
（4）MgSO₄?7H₂O在加熱條件下容易失去結(jié)晶水，無法得到純凈的MgSO₄?7H₂O，所以從硫酸鎂溶液中獲得MgSO₄?7H₂O的方法為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（5）長時間加熱MgCO₃懸濁液后生成Mg（OH）₂，實現(xiàn)了難溶物的轉(zhuǎn)化，反應的化學方程式為：MgCO₃+H₂O

△   .

Mg（OH）₂+CO₂↑，
故答案為：MgCO₃+H₂O

△   .

Mg（OH）₂+CO₂↑；
（6）25℃時，Mg（OH）₂的溶度積K_sp=5.6×10^-12，根據(jù)反應Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺+2OH^-可得：c（Mg²⁺）c²（OH^-）=5.6×10^-12，
設c（OH^-）=2c（Mg²⁺）=x，則：0.5x×x²=5.6×10^-12，
解得：x=2.24×10^-4mol/L，
c（H⁺）=

10-14

2，24×10-4

mol/L=4.5×10^-11mol/L，
溶液的pH=10.4＞9.6，所以溶液呈藍色，
故答案為：藍色；
（7）實驗一：取該堿式鹽3.01g充分灼燒至恒重，測得固體質(zhì)量減少了1.30g：減少的是二氧化碳氣體和水蒸氣的質(zhì)量，灼燒得到固體為氧化鋁和氧化鎂的混合物；
實驗二：再取該堿式鹽3.01g使其溶于足量的鹽酸中，產(chǎn)生CO₂的體積為112mL（標準狀況），可以計算碳元素物質(zhì)的量；
實驗三：向?qū)嶒灦�的溶液中加入足量的NaOH溶液得到1.74g白色沉淀，此1.74g白色沉淀為氫氧化鎂沉淀；
生成標況下112mL二氧化碳的物質(zhì)的量為：n（CO₂）=

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，
3.01g堿式碳酸鹽中，含：n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=

1.74g

58g/mol

=0.03mol，
Al₂O₃和MgO質(zhì)量為：3.01g-1.30g=1.71g，依據(jù)元素守恒計算得到：n（Al₂O₃）=

1.71g-40g/mol×0.03mol

102

=0.005mol，
3.01g該堿式鹽中含有碳酸根離子的物質(zhì)的量為：n（CO₃^2-）=n（CO₂）=0.005mol，
根據(jù)電荷守恒可得：n（OH^-）=2n（Mg²⁺）+3n（Al³⁺）-2n（CO₃^2-）=0.03mol×2+0.005mol×2×3-0.005mol×2=0.08mol，
3.01g堿式鹽中含有的結(jié)晶水的物質(zhì)的量為：n（H₂O）=

1.30g-0.08mol× 1 2 ×18g/mol-44g/mol×0.005mol

18g/mol

=0.02mol，
所以：n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）：n（H₂O）=0.01mol：0.03mol：0.08mol：0.005mol：0.02mol=2：6：16：1：4，
即堿式碳酸鹽的化學式為：Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O，
故答案為：Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O．

點評：本題考查了硫酸鋇的制備方法、復雜化學式的計算、化學實驗操作方法的綜合應用等知識，難度中等，試題涉及的知識點較多，全面考查了學生的分析、理解能力，（7）為難點、易錯點，正確分析題中數(shù)據(jù)為解答關(guān)鍵，此小題充分考查了學生的化學計算能力．