Question

20．平達喜是一種常用抗酸藥，其主要成分是由短周期元素組成的化合物X，式量為602．甲同學欲探究X的組成．
查閱資料：
①由短周期元素組成的抗酸藥的有效成分有碳酸氫鈉、碳酸鎂、氫氧化鋁、硅酸鎂鋁、堿式碳酸鎂鋁（或結晶水合物）．
②Al³⁺在pH=5.0時沉淀完全；Mg²⁺在pH=8.8時開始沉淀，在pH=11.4時沉淀完全．
實驗過程：
Ⅰ．向一定量的X粉末中加入45.0 mL的2 mol/L鹽酸溶液中，恰好完全反應并收集到112 mL（標準狀況下）的A氣體，A氣體可使澄清石灰水變渾濁．
Ⅱ．用鉑絲蘸取少量Ⅰ中所得的溶液，在火焰上灼燒，無黃色火焰．
Ⅲ．向Ⅰ中所得的溶液中滴加氨水，調節(jié)pH至5～6，產生白色沉淀B，過濾．
Ⅳ．向沉淀B中加過量NaOH溶液，沉淀全部溶解．
Ⅴ．向Ⅲ中得到的濾液中滴加NaOH溶液，調節(jié)pH至12，得到白色沉淀C．沉淀物進行洗滌干燥后重1.74 g．
（1）A的電子式是．
（2）由Ⅰ中可確定X中存在兩種帶負電荷的原子團及個數比n（OH^-）：n（CO₃^2-）=1.6：1．
（3）由Ⅰ判斷X一定不含有的元素是Si．
（4）Ⅲ中生成B的離子方程式是Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
（5）Ⅳ中B溶解的化學方程式是Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O．
（6）沉淀C的化學式是Mg（OH）₂．
（7）若X中n（B）：n（C）=1：3，則X的化學式是Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O．

Answer 1

分析 Ⅰ、氣體A可使澄清石灰水變渾濁，結合抗酸藥的有效成分，知該氣體為CO₂．根據標準狀況下的體積可知其物質的量為；
X中一定不含Si，因為硅酸鹽中加入過量鹽酸，會產生硅酸沉淀，而題中給出Ⅰ中為溶液；
Ⅱ、X中一定不含Na，因為Na的焰色為黃色．
Ⅲ、根據題給信息知調節(jié)pH至5～6時生成的白色沉淀為Al（OH）₃．
Ⅳ、加入過量NaOH溶液，沉淀B完全溶解，離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
Ⅴ、加入NaOH溶液調節(jié)pH至12，有白色沉淀產生，則沉淀C為Mg（OH）₂．以此可解答（1）（4）（5）（6）題；
（1）A為二氧化碳是碳原子分別和兩個氧原子形成兩對共用電子對形成的共價化合物；
（2）題目中鹽酸的物質的量為：0.045L×2mol/L=0.09mol，二氧化碳的物質的量為：$\frac{112×1{0}^{-3}}{22.4mol/L}$=0.005mol，
Ⅰ中發(fā)生的反應為：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═CO₂↑+H₂O，根據反應的量的關系可求的（2）題；
（3）X中一定不含Si，因為硅酸鹽中加入過量鹽酸，會產生硅酸沉淀；
（4）調節(jié)pH至5～6時生成的白色沉淀為Al（OH）₃，NH₃•H₂0為弱電解質，離子方程式中應寫為化學式；
（5）Al（OH）₃為兩性氫氧化物，能溶于強堿，加入過量NaOH溶液，Al（OH）₃沉淀完全溶解；
（6）根據“Mg²⁺在pH=8.8時開始沉淀，在pH=11.4時沉淀完全；
（7）Mg（OH）₂  的物質的量為$\frac{1.74g}{58g/mol}$=0.03mol，根據X中n（B）：n（C）=1：3，則Al（OH）₃ 的物質的量為0.01mol，
則n（CO₂）：n[Al（OH）₃]：n[Mg（OH）₂]=0.005：0.01：0.03=1：2：6，則CO₃^2-、Al³⁺、Mg²⁺的物質的量之比為1：2：6，結合電荷守恒，
則CO₃^2-、Al³⁺、Mg²⁺、OH^-的物質的量之比為1：2：6：16，根據相對分子質量為602，可知1molX中含有4molH₂O，可解答（7）題中的化學式．

解答 解：（1）氣體A可使澄清石灰水變渾濁，結合抗酸藥的有效成分，知該氣體為CO₂，為共價化合物，電子式為：，故答案為：；  
（2）Ⅰ中發(fā)生的反應為：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═CO₂↑+H₂O，鹽酸的物質的量為：0.045L×2mol/L=0.09mol，二氧化碳的物質的量為：$\frac{112×1{0}^{-3}}{22.4mol/L}$=0.05mol，n（OH^-）=0.09mol-0.005mol×2=0.08mol，所以：n（OH^-）：n（CO₃^2-）=0.08mol：0.005mol=16：1，
故答案為：n（OH^-）：n（CO₃^2-）=1.6：1．    
（3）X中一定不含Si，因為硅酸鹽中加入過量鹽酸，會產生硅酸沉淀，而題中給出Ⅰ中為溶液，
故答案為：Si；
（4）調節(jié)pH至5～6時生成的白色沉淀為Al（OH）₃，NH₃•H₂0為弱電解質，離子方程式中應寫為化學式，離子方程式為：Al³⁺+3NH₃•H₂0═Al（OH）₃+↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（5）Al（OH）₃為兩性氫氧化物，能溶于強堿，加入過量NaOH溶液，Al（OH）₃沉淀完全溶解，離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O；
（6）根據“Mg²⁺在pH=8.8時開始沉淀，在pH=11.4時沉淀完全，”加入NaOH溶液調節(jié)pH至12，有白色沉淀產生，則沉淀C為Mg（OH）₂，
故答案為：Mg（OH）₂；     
（7）已知：Mg（OH）₂  的物質的量為$\frac{1.74g}{58g/mol}$=0.03mol，根據X中n（B）：n（C）=1：3，則Al（OH）₃ 的物質的量為0.01mol，
則n（CO₂）：n[Al（OH）₃]：n[Mg（OH）₂]=0.005：0.01：0.03=1：2：6，則CO₃^2-、Al³⁺、Mg²⁺的物質的量之比為1：2：6，結合電荷守恒，
則CO₃^2-、Al³⁺、Mg²⁺、OH^-的物質的量之比為1：2：6：16，根據相對分子質量為602，可知1molX中含有4molH₂O，所以X的化學式為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O，
故答案為：Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O．

點評 本題考查平達喜藥物成分的探究實驗，題目較為綜合，本題易錯點為第（7）題，根據質量守恒定律解答，題目難度中等．