Question

【題目】碳酸鎂晶須是一種新型的吸波隱形材料中的增強材料。

（1）合成該物質的步驟如下：

步驟1：配制0.5mol·L-1 MgSO4溶液和0.5mol·L-1 NH4HCO3溶液。

步驟2：用量筒量取500mL NH4HCO3溶液于1000mL三頸燒瓶中，開啟攪拌器。溫度控制在50℃。

步驟3：將250mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中，1min內滴加完后，用氨水調節溶液pH到9.5。

步驟4：放置1h后，過濾，洗滌。

步驟5：在40℃的真空干燥箱中干燥10h，得碳酸鎂晶須產品（MgCO3·nH2O n=1～5）。

①步驟2控制溫度在50℃，較好的加熱方法是_________。

②步驟3生成MgCO3·nH2O沉淀的化學方程式為__________。

③步驟4檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是__________。

（2）測定生成的MgCO3·nH2O中的n值。

稱量1.000碳酸鎂晶須，放入如圖所示的廣口瓶中加入適量水，并滴入稀硫酸與晶須反應，生成的CO2被NaOH溶液吸收，在室溫下反應4～5h，反應后期將溫度升到30℃，最后將燒杯中的溶液用已知濃度的鹽酸滴定，測得CO2的總量；重復上述操作2次。

①圖中氣球的作用是_________。

②上述反應后期要升溫到30℃，主要目的是______。

③測得每7.8000g碳酸鎂晶須產生標準狀況下CO2為1.12L，則n值為_______。

（3）碳酸鎂晶須可由菱鎂礦獲得，為測定某菱鎂礦（主要成分是碳酸鎂，含少量碳酸亞鐵、二氧化硅）中鐵的含量，在實驗室分別稱取12.5g菱鎂礦樣品溶于過量的稀硫酸并完全轉移到錐形瓶中，加入指示劑，用0.010mol/L H2O2溶液進行滴定。平行測定四組。消耗H2O2溶液的體積數據如表所示。

實驗編號	1	2	3	4
消耗H2O2溶液體積/mL	15.00	15.02	15.62	14.98

①H2O2溶液應裝在_________（填“酸式”或“堿式”）滴定管中。

②根據表中數據，可計算出菱鎂礦中鐵元素的質量分數為_________ %（保留小數點后兩位）。

Answer 1

【答案】水浴加熱 MgSO4+NH4HCO3+NH3H2O+(n-1)H2OMgCO3·nH2O↓+(NH4)2SO4 取最后一次洗滌液少許于試管中，加入稀鹽酸，無明顯現象，然后加入BaCl2溶液，若無白色沉淀，則沉淀已經洗滌干凈 緩沖壓強（或平衡壓強），還可以起到封閉體系的作用 使廣口瓶中溶解的CO2充分逸出，并被NaOH溶液充分吸收 4 酸式 0.13

【解析】

本實驗題分為合成碳酸鎂晶須、測定MgCO3·nH2O中n值、測定菱鎂礦中鐵的含量三部分。合成碳酸鎂晶須是利用MgSO4溶液和NH4HCO3溶液、氨水反應生成。測定MgCO3·nH2O中n值，采用的是加稀硫酸，和MgCO3·nH2O反應，測定產生的CO2的體積，可以通過計算確定MgCO3·nH2O中n值。測定菱鎂礦中鐵的含量的原理是將菱鎂礦中的鐵轉化為Fe2+，用H2O2溶液滴定，根據消耗的H2O2的物質的量以及電子守恒即可計算出菱鎂礦中鐵的含量。

（1）①步驟2控制溫度在50℃，當溫度不超過100℃時，較好的加熱方法是水浴加熱。水浴加熱既可均勻加熱，又可以很好地控制溫度。

②MgSO4溶液和NH4HCO3溶液、氨水反應生成MgCO3·nH2O沉淀的同時還得到(NH4)2SO4，化學方程式為：MgSO4+NH4HCO3+NH3H2O+(n-1)H2OMgCO3·nH2O↓+(NH4)2SO4。

③步驟4檢驗沉淀是否洗滌干凈，可以檢驗洗滌液中的SO42-，方法是取最后一次洗滌液少許于試管中，加入稀鹽酸，無明顯現象，然后加入BaCl2溶液，若無白色沉淀，則沉淀已經洗滌干凈。

（2）①圖中氣球可以緩沖壓強（或平衡壓強），還可以起到封閉體系的作用。

②上述反應后期要升溫到30℃，主要目的是使廣口瓶中溶解的CO2充分逸出，并被NaOH溶液充分吸收。

③標準狀況下1.12LCO2的物質的量為0.05mol，根據碳守恒，有=0.05mol，解得n=4。

（3）①H2O2溶液有強氧化性和弱酸性，應裝在酸式滴定管中。

②四次實驗數據，第3次和其他三次數據偏離較大，舍去，計算出三次實驗消耗H2O2溶液體積的平均值為15.00mL。n(H2O2)=0.015L×0.010mol/L=1.5×10-4mol，在H2O2和Fe2+的反應中，H2O2做氧化劑，-1價氧的化合價降低到-2價，Fe2+中鐵的化合價升高到+3價，根據電子守恒，n(Fe2+)=2(H2O2)= 3×10-4mol，則m(Fe)= 3×10-4mol×56g/mol=0.0168g，實驗菱鎂礦中鐵元素的質量分數為×100%=0.13%。