Question

已知達喜是常用的中和胃酸的藥物，其化學成分是鋁和鎂的堿式鹽．
（1）取該堿式鹽3.01g，加入2.0mol/L鹽酸使其溶解，當加入鹽酸42.5mL時開始產生CO₂，加入鹽酸至45.0mL時正好反應完全，計算該堿式鹽樣品中氫氧根與碳酸根的物質的量之比．
（2）在上述堿式鹽溶于鹽酸后的溶液中加入過量氫氧化鈉，過濾，沉淀物進行干燥后重1.74g，若該堿式鹽中氫元素的質量分數(shù)為0.040，試推測該堿式鹽的化學式．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：（1）產生二氧化碳，發(fā)生反應：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，根據該階段消耗的鹽酸計算n（HCO₃^-），根據C元素守恒n（CO₃^2-）=n（HCO₃^-），
從開始到加入42.5mL鹽酸，發(fā)生反應：OH^-+H⁺=H₂O，CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，根據該該階段消耗的鹽酸計算n（OH^-）；
（2）由已知得1.74 g沉淀為Mg（OH）₂，根據Mg元素守恒得堿式鹽中含n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]，（1）中加入鹽酸完全反應時，溶液中溶質為MgCl₂、AlCl₃，利用Cl元素守恒得：n（HCl）=2n（MgCl₂）+3n（AlCl₃），根據Al元素守恒n（Al³⁺）=n（AlCl₃），再根據質量守恒定律與H元素質量分數(shù)判斷是否含有結晶水，計算各微粒的物質的量之比，進而確定該堿式鹽的化學式．

解答： 解：（1）產生二氧化碳，發(fā)生反應：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，當加到HCl的物質的量為2.0 mol/L×42.5 mL×10^-3L?mL^-1=0.085 mol時開始產生CO₂；而當加到2.0 mol/L×45.0 mL×10^-3 L?mL^-1=0.090 mol時正好反應完全．所以n（CO₃^2-）=n（HCO₃^-）=0.090 mol-0.085 mol=0.005 mol．
又由于達喜為鋁和鎂的堿式鹽，從開始到加入42.5mL鹽酸，發(fā)生反應：OH^-+H⁺=H₂O，CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，所以n（OH^-）=0.085 mol-0.005 mol=0.08 mol．
所以

n(OH-)

n( CO 2- 3 )

=

0.08mol

0.005mol

=

16

1

，
答：該堿式鹽樣品中氫氧根與碳酸根的物質的量之比為16：1．
（2）由已知得1.74 g沉淀為Mg（OH）₂，根據Mg元素守恒得堿式鹽中含n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=

1.74g

58g/mol

=0.03mol，
（1）中加入鹽酸完全反應時，溶液中溶質為MgCl₂、AlCl₃，利用Cl元素守恒得：n（HCl）=2n（MgCl₂）+3n（AlCl₃），根據Al元素守恒n（Al³⁺）=n（AlCl₃），所以n（Al³⁺）=

2.0mol/L×45mL×10-3L?mL-1-0.03mol×2

3

=0.01 mol，
又由（1）得n（OH^-）=0.08 mol、n（CO₃^2-）=0.005 mol．因為0.03 mol×24 g/mol+0.01 mol×27 g/mol+0.08 mol×17 g/mol+0.005 mol×60 g/mol=2.65g＜3.01 g．所以含有n（H₂O）=

3.01g-2.65g

18g/mol

=0.02 mol，故n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）：n（H₂O）=0.01 mol：0.03 mol：0.08 mol：0.005mol：0.02 mol=2：6：16：1：4，所以該堿式鹽的化學式為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O．
答：該堿式鹽的化學式為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O．

點評：本題考查化學方程式計算、物質組成確定，明確各階段發(fā)生的反應是解題關鍵，側重考查學生對于實驗數(shù)據的分析處理能力，題目過程復雜，計算量較大，（2）中注意利用質量守恒確定含有結晶水，為易錯點，難度較大．