Question

【題目】堿式碳酸鎂高溫能分解，可用于鎂鹽制備，制藥工業等．其組成一般以xMgCO3yMg（OH）2zH2O表示．
（1）研究其分解產物 （i）取樣高溫灼燒，檢測到有二氧化碳和水生成，充分反應后，得到白色固體，由此推斷生成物中肯定不含金屬鎂及單質碳，理由是 ．
（ii）檢驗生成物中是否含有碳酸鎂、氫氧化鎂．

	操作現象	結論
①	取適量生成物置于試管中， ．	生成物中不含碳酸鎂．
②	取適量生成物置于試管中，加入熱水，滴入酚酞試液，觀察到現象．	生成物中不含氫氧化鎂．

（iii）用酚酞試液檢驗是否存在氫氧化鎂不能用冷水代替熱水是因為 ． 綜合上述實驗推斷堿式碳酸鎂的分解產物為二氧化碳、水和 ．
（2）測定堿式碳酸鎂中碳元素的質量分數 按圖一進行實驗．
①量氣管中裝有飽和碳酸氫鈉溶液，不能用水代替是因為 ， 若用稀鹽酸代替稀硫酸，則測出碳元素的質量分數將（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
②實驗中共消耗稀硫酸20mL，根據所測數據求得生成氣體的質量為1.32g，則進入量氣管的氣體體積為 ， 碳元素的質量分數為 ． （實驗條件下CO2密度為1.97g/L）
（3）確定堿式碳酸鎂的組成 設計如圖二裝置，并按下述步驟操作．
步驟1：檢查裝置的氣密性，將36.4g樣品置于試管中，稱量裝置B的質量為192g．
步驟2：加熱裝置A直至樣品完全反應．
步驟3：用止水夾夾緊裝置A和裝置B間膠皮管，停止加熱，冷卻至室溫．
步驟4：稱量裝置B的質量為199.2g．
（i）裝置B中物質為 ， 裝置C的作用為 ． 判斷樣品完全反應的方法：當觀察到裝置B中 ， 則樣品已完全反應．
（4）（ii）根據上述實驗數據求出堿式碳酸鎂的化學式，寫出計算過程．
（5）有人說“加熱堿式碳酸鎂最后階段固體質量減少是因為生成二氧化碳”是真的嗎？ 另取一定量堿式碳酸鎂樣品在空氣中加熱，測出樣品的固體殘留率（ ×100%）隨溫度的變化如圖三所示，請回答下列問題．
①0至t1過程中固體質量保持不變的原因是 ．
②分析圖像數據判定該說法是（填“真的”或“假的”），判定理由是

Answer 1

【答案】
（1）鎂是銀白色的固體，碳是黑色的固體；加入鹽酸，沒有氣泡產生；溶液不變色；氫氧化鎂在冷水中很難溶解；氧化鎂
（2）二氧化碳能溶于水；偏大；670mL；9.9%
（3）濃硫酸；吸收二氧化碳；無氣體產生
（4）解：反應前B的質量是192g，反應后B的質量是199.2g，故生成水的質量為：199.2g﹣192g=7.2g

由圖一實驗得，加入3.64g樣品得到的碳元素的質量為0.36g，圖二的實驗加入樣品質量為36.4g，則碳元素的質量為3.6g，則MgCO3的個數為 =0.3

根據反應式MgCO3 MgO+CO2↑得：

0.3MgCO3分解得到的MgO質量為40×0.3=12g，CO2的質量為0.3×44=13.2g；

根據反應式yMg（OH）2 yMgO+yH2O得：

yMg（OH）2分解得到的MgO的質量為40y,得到水的質量為18y；

所以產物MgO的總質量為12g+40y，CO2的總質量為13.2g，水的總質量為18y+18z=7.2g;

根據質量守恒定律得：12g+40y+13.2g+7.2g=36.4g

40y=4g

y=0.1

所以有：18×0.1+18z=7.2

z=0.3

因此x:y:z=0.3:0.1:0.3=3:1:3

該堿式碳酸鎂的化學式為3MgCO3Mg（OH）23H2O

（5）溫度沒有達到堿石碳酸鎂分解的溫度；假的；若加熱3.64g堿式碳酸鎂溫度從t3至t4段固體減少質量為3.64g×85.2%﹣3.64g×48.9%=1.32g與實驗中生成二氧化碳質量相等
【解析】解：（1）（i）取樣高溫灼燒，由于鎂是銀白色的固體而碳是黑色的固體，故推斷生成物中肯定不含金屬鎂及單質碳，故填：鎂是銀白色的固體而碳是黑色的固體．（ii）碳酸鹽遇酸會產生二氧化碳氣體，故可以加入鹽酸確定是否含有碳酸鎂；氫氧化鎂溶于熱水呈堿性，能使酚酞試液變紅，故填：

	操作現象	結論
①	取適量生成物置于試管中，加入鹽酸，沒有氣泡產生．	生成物中不含碳酸鎂．
②	取適量生成物置于試管中，加入熱水，滴入酚酞試液， 觀察到 溶液不變色現象．	生成物中不含氫氧化鎂．

（iii）固體物質的溶解度一般隨溫度的升高而增大，氫氧化鎂在冷水中很難溶劑，故用酚酞試液檢驗是否存在氫氧化鎂不能用冷水代替熱水；經過推斷，堿式碳酸鎂的分解產物為二氧化碳、水和氧化鎂，故填：氫氧化鎂在冷水中很難溶溶解；氧化鎂．（2）①由于二氧化碳能溶于水，故量氣管中裝有飽和碳酸氫鈉溶液不能用水代替；若用稀鹽酸代替稀硫酸，則測出的二氧化碳的質量偏大，會導致測定的碳元素的質量分數偏大，故填：二氧化碳能溶于水；偏大；
②實驗中共消耗稀硫酸20mL，根據所測數據求得生成氣體的質量為1.32g，則進入量氣管的氣體體積為： ≈0.670L=670mL，碳元素質量為：1.32g× =0.36g；
碳元素的質量分數為： ；
故填：670mL；9.9%；
·（3）確定堿式碳酸鎂的組成
設計如上圖二裝置，并按下述步驟操作．
步驟1：檢查裝置的氣密性，將36.4g樣品置于試管中，稱量裝置B的質量為192g．
步驟2：加熱裝置A直至樣品完全反應．
步驟3：用止水夾夾緊裝置A和裝置B間膠皮管，停止加熱，冷卻至室溫．
步驟4：稱量裝置B的質量為199.2g．（i）堿式碳酸鎂受熱分解生成氧化鎂、水二氧化碳，故裝置B中盛有濃硫酸，用于吸收水，裝置C中的堿石灰用于吸收二氧化碳；若是完全反應，則裝置B中不再產生氣體；故填：濃硫酸；吸收二氧化碳；無氣體產生；（4）（ii）反應前B的質量是192g，反應后B的質量是199.2g，故生成水的質量為：199.2g﹣192g=7.2g；
由圖一實驗得，加入3.64g樣品得到的碳元素的質量為0.36g，圖二的實驗加入樣品質量為36.4g，則碳元素的質量為3.6g，則MgCO3的個數為 =0.3
根據反應式MgCO3 MgO+CO2↑得：
0.3MgCO3分解得到的MgO質量為40×0.3=12g，CO2的質量為0.3×44=13.2g；
根據反應式yMg（OH）2 yMgO+yH2O得：
yMg（OH）2分解得到的MgO的質量為40y,得到水的質量為18y；
所以產物MgO的總質量為12g+40y，CO2的總質量為13.2g，水的總質量為18y+18z=7.2g;
根據質量守恒定律得：12g+40y+13.2g+7.2g=36.4g
40y=4g
y=0.1
所以有：18×0.1+18z=7.2
z=0.3
因此x:y:z=0.3:0.1:0.3=3:1:3
該堿式碳酸鎂的化學式為3MgCO3Mg（OH）23H2O
·（5）①0至t1過程中固體質量保持不變的原因是溫度沒有達到堿石碳酸鎂分解的溫度，故填：溫度沒有達到堿石碳酸鎂分解的溫度；
②若加熱3.64g堿式碳酸鎂溫度從t3至t4段固體減少質量為3.64g×85.2%﹣3.64g×48.9%=1.32g與實驗中生成二氧化碳質量相等（或若加熱3.64g堿式碳酸鎂溫度從t5至t6段固體減少質量為3.64g×48.9%﹣3.64g×44.0%=0.18g與實驗中生成二氧化碳質量不相等）．所以該說法是假的．故填：假的；若加熱3.64g堿式碳酸鎂溫度從t3至t4段固體減少質量為3.64g×85.2%﹣3.64g×48.9%=1.32g與實驗中生成二氧化碳質量相等（或若加熱3.64g堿式碳酸鎂溫度從t5至t6段固體減少質量為3.64g×48.9%﹣3.64g×44.0%=0.18g與實驗中生成二氧化碳質量不相等）．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式的相關知識，掌握注意：a、配平 b、條件 c、箭號．