Question

某研究性學(xué)習(xí)小組為確定某堿式碳酸鎂樣品的組成，設(shè)計(jì)出了下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置（圖中A至D的部分）．[已知堿式碳酸鎂Mg_x（OH）_y（CO₃）_z（x，y，z為正整數(shù)）受熱易分解，類(lèi)似堿式碳酸銅，Cu₂（OH）₂CO₃═2CuO+CO₂↑+H₂O]
（1）按上圖（夾持儀器未畫(huà)出）組裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，應(yīng)首先進(jìn)行的操作是______；A處干燥管盛放的藥品是堿石灰（CaO與NaOH的固體混合物），其作用是______．
（2）老師在審閱方案后指出應(yīng)該在E處再增加一套裝置，你認(rèn)為所加藥品和儀器分別是______、______，其作用是：______，若沒(méi)有此裝置，測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量______（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）．
（3）取22，6g該樣品放在研缽中研成粉末放于硬質(zhì)玻璃管中，研碎的目的是______．
（4）加熱前先打開(kāi)活塞K₁，K₂，關(guān)閉K₃，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，其通空氣目的是_______；
（5）待B裝置中的反應(yīng)完全后，打開(kāi)K₁，再緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，其通空氣目的是______．
（6）實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)如下：

反應(yīng)前	反應(yīng)后
C裝置及藥品總質(zhì)量：87，6g	C裝置及藥品總質(zhì)量：89，4g
D裝置及藥品總質(zhì)量：74，7g	D裝置及藥品總質(zhì)量：83，5g

從上面表格中得出生成的水質(zhì)量______g，生成的二氧化碳質(zhì)量______g，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算推導(dǎo)出該堿式碳酸鎂的化學(xué)式______（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程），計(jì)算過(guò)程：
該堿式碳酸鎂受熱分解的化學(xué)方程式為_(kāi)_____ 3MgO+2CO₂↑+H₂O

Answer 1

【答案】分析：模仿堿式碳酸銅的受熱分解，判斷堿式碳酸鎂的受熱分解的產(chǎn)物，利用圖示的產(chǎn)物檢驗(yàn)裝置，結(jié)合題中對(duì)各部分裝置的提問(wèn)，理解各部分裝置的作用：裝置A中堿石灰除去空氣中的二氧化碳和水；裝置B加熱分解堿式碳酸鎂；裝置C中濃硫酸可以吸收分解產(chǎn)物中的水；裝置D中堿石灰吸收分解產(chǎn)物中的二氧化碳；活塞K₁，K₂，K₃，控制氣體的流動(dòng)．
解答：解：
（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作的基本要求，組裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，應(yīng)首先進(jìn)行裝置氣密性的檢查，防止因裝置漏氣而造成實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)意外；氧化鈣、氫氧化鈉能吸收空氣中的水，同時(shí)氫氧化鈉還能吸收空氣中的二氧化碳；
（2）為防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣被裝置D中堿石灰吸收，對(duì)測(cè)定結(jié)果造成影響，應(yīng)該在E處再增加一套裝置，該裝置可為盛有堿石灰的干燥管；若不進(jìn)行這樣的處理，就會(huì)由于裝置D中堿石灰吸收空氣中水和二氧化碳而使增加量偏大；
（3）樣品放在研缽中研成粉末放于硬質(zhì)玻璃管中，可以增大樣品的受熱面積，使樣品充分反應(yīng)；
（4）加熱前先打開(kāi)活塞K₁，K₂，關(guān)閉K₃，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，使用通過(guò)堿石灰處理后的空氣把裝置內(nèi)的空氣從K₂排出，以免空氣中二氧化碳影響結(jié)果；
（5）待B裝置中的反應(yīng)完全后，打開(kāi)K₁，再緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，利用除去二氧化碳、水的空氣把受熱分解產(chǎn)生的殘留于裝置內(nèi)氣體全部排出而被C、D充分吸收；
（6）裝置C質(zhì)量增加量即出生成的水質(zhì)量=89.4g-87.6g=1.8g；裝置D質(zhì)量增加量即生成的二氧化碳質(zhì)量=83.5g-74.7g=8.8g；通過(guò)計(jì)算，可得知堿式碳酸鎂中鎂離子、氫氧根離子、碳酸根離子的個(gè)數(shù)比為，可判斷該堿式碳酸鎂的化學(xué)式為Mg₃（OH）₂（CO₃）₂，受熱分解的化學(xué)方程式為Mg₃（OH）₂（CO₃）₂3MgO+2CO₂↑+H₂O．
計(jì)算過(guò)程：
H₂O～2OH^-    CO₂ ～CO₃^2-
18   34     44    60
1.8g 3.4g  8.8g   12g
所取堿式碳酸鎂樣品中Mg元素的質(zhì)量=22.6g-3.4g-12g=7.2g
堿式碳酸鎂中三種離子的個(gè)數(shù)比n（Mg²⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）=3：2：2，故堿式碳酸鎂的化學(xué)式為Mg₃（OH）₂（CO₃）₂．
故答案為：
（1）檢查裝置氣密性；吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣（不全不給分）；
（2）堿石灰；干燥管（或球型干燥管、U型干燥管）；防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣對(duì)測(cè)定結(jié)果造成影響；偏大；
（3）使藥品充分反應(yīng)；
（4）排除裝置內(nèi)的空氣，以免影響結(jié)果；
（5）使殘留在裝置內(nèi)的氣體被C、D充分吸收；
（6）1.8；8.8；Mg₃（OH）₂（CO₃）₂；Mg₃（OH）₂（CO₃）₂3MgO+2CO₂↑+H₂O；
計(jì)算過(guò)程：
H₂O～2OH^-     CO₂ ～CO₃^2-
18   34      44     60
1.8g 3.4g   8.8g    12g
所取堿式碳酸鎂樣品中Mg元素的質(zhì)量=22.6g-3.4g-12g=7.2g
堿式碳酸鎂中三種離子的個(gè)數(shù)比n（Mg²⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）=3：2：2，故堿式碳酸鎂的化學(xué)式為Mg₃（OH）₂（CO₃）₂．
點(diǎn)評(píng)：根據(jù)裝置圖中各裝置的作用，推斷實(shí)驗(yàn)過(guò)程中該裝置的操作方法，參與到實(shí)驗(yàn)的探究活動(dòng)中，此為解答類(lèi)似探究問(wèn)題的方法．