Question

已知某種治療胃病藥品的主要成份是鋁碳酸鎂片，化學式為Al_aMg_b（OH）_mCO₃?n H₂O，假設藥品中的其它成份受熱不分解，不溶于水且不與稀硫酸反應．某研究性學習小組設計了如下實驗探究鋁碳酸鎂片的組成．
實驗一：取mg該藥片，研成粉末放入硬質玻璃管中，加熱，充分反應后測得裝置C增重2.16g，裝置D增重0.44g．

（1）裝置C和D中盛放的藥品是：C

 

  D

 

（2）實驗開始前先通入一段時間空氣，其目的是

 

，其操作方法是

 

．當B處的酒精燈點燃后以及反應結束后一段時間內仍然要通入空氣的目的是

 

．
實驗二：另取m g該藥片，加入100mL1mol/L的稀硫酸，充分反應后濾去不溶物，向濾液中逐漸加入1mol/L的NaOH溶液，產生沉淀的物質的量與加入NaOH溶液體積之間的關系如圖：

（3）根據以上所給數據求出x=

 

（4）通過計算確定鋁碳酸鎂的化學式為

 

（5）有醫生建議患有嚴重胃潰瘍的患者最好慎用該藥，試用你所學的知識解釋這樣建議的理由是

 

．
（6）有同學認為，不需要做實驗一，只需要在實驗二的基礎上再得知兩個數據就可以求出鋁碳酸鎂的化學式，你認為這兩個數據應該是：

 

、

 

．

Answer 1

分析：實驗一、（1）分析本題的實驗裝置可知，樣品鋁碳酸鎂片在加熱條件下分解生成鋁和鎂的氧化物、CO₂、H₂O，裝置C中應放入能吸水的物質，但不能吸收二氧化碳氣體，否則無法確定生成的水和二氧化碳各自的質量；
（2）實驗開始前先通入一段時間空氣，氣目的是趕凈裝置B中的二氧化碳和水蒸氣，確保CD兩裝置吸收的水蒸氣、二氧化碳全部是樣品分解生成的；所以通入的空氣必須先除去空氣中的水和二氧化碳A裝置中應放入堿石灰或固體氫氧化鈉；
實驗二、（3）圖象分析沉淀0.06mol為Mg（OH）₂，Al（OH）₃物質的量為0.08mol-0.06mol=0.02mol；據此計算x的數值；
（4）圖象中可以分析得到樣品中含Al³⁺0.02mol，Mg²⁺0.06mol，反應中生成水0.12mol，生成二氧化碳0.01mol，依據化合價代數和為0計算氫氧根離子數，據此推算樣品的化學式；
（5）依據胃酸主要成分是鹽酸，和該藥反應生成的二氧化碳容易使胃壁穿孔；
（6）不需要做實驗一，只需要在實驗二的基礎上再得知兩個數據就可以求出鋁碳酸鎂的化學式，實驗二已經知道鋁離子、鎂離子物質的量，只需要測定二氧化碳物質的量和主要成分的含量既可以計算得到化學式．

解答：解：（1）分析本題的實驗裝置可知，樣品鋁碳酸鎂片在加熱條件下分解生成鋁和鎂的氧化物、CO₂、H₂O，裝置C中應放入能吸水的物質，但不能吸收二氧化碳氣體，否則無法確定生成的水和二氧化碳各自的質量，所以裝置C中是吸收水蒸氣，利用無水CaCl₂或P₂O₅  可以吸收，裝置D是吸收二氧化碳氣體的裝置，可以利用堿石灰吸收二氧化碳氣體，
故答案為：無水CaCl₂或P₂O₅； 堿石灰或NaOH固體；
（2）實驗開始前先通入一段時間空氣，氣目的是趕凈裝置B中的二氧化碳和水蒸氣，確保CD兩裝置吸收的水蒸氣、二氧化碳全部是樣品分解生成的；所以通入的空氣必須先除去空氣中的水和二氧化碳A裝置中應放入堿石灰或固體氫氧化鈉，實驗開始前先通入一段時間空氣，其目的是排除裝置B中的CO₂、H₂O，其操作方法是；關閉彈簧夾b，打開彈簧夾a；當B處的酒精燈點燃后以及反應結束后一段時間內仍然要通入空氣的目的是排出固體分解產生的CO₂、H₂O，使其被充分吸收，
故答案為：排除裝置B中的CO₂、H₂O；關閉彈簧夾b，打開彈簧夾a； 排出固體分解產生的CO₂、H₂O，使其被充分吸收；  
（3）圖象分析沉淀0.06mol為Mg（OH）₂，Al（OH）₃物質的量為0.08mol-0.06mol=0.02mol，溶解0.02molAl（OH）₃需要1mol/L的NaOH溶液可以利用反應Al（OH）₃+OH^-=Al（OH）₄^-，需要1mol/L氫氧化鈉溶液體積為20ml，則x=220ml-20ml=200ml，
故答案為：200；
（4）圖象中可以分析得到樣品中含Al³⁺0.02mol，Mg²⁺0.06mol，取mg該藥片，研成粉末放入硬質玻璃管中，加熱，充分反應后測得裝置C增重2.16g為水，物質的量

2.16g

18g/mol

=0.12mol，裝置D增重0.44g為CO₂，物質的量為0.01mol；反應中生成水0.12mol，生成二氧化碳0.01mol，Al³⁺0.02mol，Mg²⁺0.06mol，n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）：n（CO₃^2-）=0.02：0.06：0.01=2：6：1，依據元素化合價代數和為0計算氫氧根離子數，2×（+3）+6×（+2）+1×（-2）+氫氧根離子數×（-1）=0，氫氧根離子數=16，所以含有結晶水為4個，據此推算樣品的化學式Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O，
故答案為：Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O；
（5）胃酸主要成分是鹽酸，和該藥反應生成的二氧化碳容易使胃壁穿孔，故答案為：因為胃酸和該藥作用產生CO₂會刺激胃粘膜，導致胃穿孔；
（6）不需要做實驗一，只需要在實驗二的基礎上再得知兩個數據就可以求出鋁碳酸鎂的化學式，實驗二已經知道鋁離子、鎂離子物質的量，只需要測定二氧化碳物質的量和主要成分的含量既可以計算得到化學式，
故答案為：產生CO₂的物質的量； 藥片中主要成份的含量．

點評：本題考查了物質性質的探究實驗方法，實驗方案設計和物質組成的計算分析，圖象分析計算的應用，掌握分析方法，物質性質是解題關鍵，題目難度較大．