Question

某研究性學習小組為確定某堿式碳酸鎂樣品的組成，設計出了下圖所示的實驗裝置（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）受熱易分解，類似堿式碳酸銅，Cu₂（OH）₂CO₃═2CuO+CO₂↑+H₂O]
（1）按上圖（夾持儀器未畫出）組裝好實驗裝置后，應首先進行的操作是

 

；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該在E處再增加一套裝置，你認為所加藥品和儀器分別是

 

、

 

，其作用是：

 

，若沒有此裝置，測得二氧化碳的質量

 

（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
（3）取22，6g該樣品放在研缽中研成粉末放于硬質玻璃管中，研碎的目的是

 

．
（4）加熱前先打開活塞K₁，K₂，關閉K₃，緩緩鼓入空氣數分鐘，其通空氣目的是

 

_；
（5）待B裝置中的反應完全后，打開K₁，再緩緩鼓入空氣數分鐘，其通空氣目的是

 

．
（6）實驗測得數據如下：

反應前	反應后
C裝置及藥品總質量：87，6g	C裝置及藥品總質量：89，4g
D裝置及藥品總質量：74，7g	D裝置及藥品總質量：83，5g

從上面表格中得出生成的水質量

 

g，生成的二氧化碳質量

 

g，請通過計算推導出該堿式碳酸鎂的化學式

 

（寫出計算過程），計算過程：
該堿式碳酸鎂受熱分解的化學方程式為

 

．

Answer 1

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物，利用圖示的產物檢驗裝置，結合題中對各部分裝置的提問，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物中的水；裝置D中堿石灰吸收分解產物中的二氧化碳；活塞K₁，K₂，K₃，控制氣體的流動．

解答：解：
（1）根據實驗操作的基本要求，組裝好實驗裝置后，應首先進行裝置氣密性的檢查，防止因裝置漏氣而造成實驗出現意外；氧化鈣、氫氧化鈉能吸收空氣中的水，同時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，對測定結果造成影響，應該在E處再增加一套裝置，該裝置可為盛有堿石灰的干燥管；若不進行這樣的處理，就會由于裝置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玻璃管中，可以增大樣品的受熱面積，使樣品充分反應；
（4）加熱前先打開活塞K₁，K₂，關閉K₃，緩緩鼓入空氣數分鐘，使用通過堿石灰處理后的空氣把裝置內的空氣從K₂排出，以免空氣中二氧化碳影響結果；
（5）待B裝置中的反應完全后，打開K₁，再緩緩鼓入空氣數分鐘，利用除去二氧化碳、水的空氣把受熱分解產生的殘留于裝置內氣體全部排出而被C、D充分吸收；
（6）裝置C質量增加量即出生成的水質量=89.4g-87.6g=1.8g；裝置D質量增加量即生成的二氧化碳質量=83.5g-74.7g=8.8g；通過計算，可得知堿式碳酸鎂中鎂離子、氫氧根離子、碳酸根離子的個數比為，可判斷該堿式碳酸鎂的化學式為Mg₃（OH）₂（CO₃）₂，受熱分解的化學方程式為Mg₃（OH）₂（CO₃）₂

△   .

3MgO+2CO₂↑+H₂O．
計算過程：
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元素的質量=22.6g-3.4g-12g=7.2g
堿式碳酸鎂中三種離子的個數比n（Mg²⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）=3：2：2，故堿式碳酸鎂的化學式為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測定結果造成影響；偏大；
（3）使藥品充分反應；
（4）排除裝置內的空氣，以免影響結果；
（5）使殘留在裝置內的氣體被C、D充分吸收；
（6）1.8；8.8；Mg₃（OH）₂（CO₃）₂；Mg₃（OH）₂（CO₃）₂

△   .

3MgO+2CO₂↑+H₂O；
計算過程：
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元素的質量=22.6g-3.4g-12g=7.2g
堿式碳酸鎂中三種離子的個數比n（Mg²⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）=3：2：2，故堿式碳酸鎂的化學式為Mg₃（OH）₂（CO₃）₂．

點評：根據裝置圖中各裝置的作用，推斷實驗過程中該裝置的操作方法，參與到實驗的探究活動中，此為解答類似探究問題的方法．