Question

5．用下列裝置（如圖1）測定堿式碳酸鎂的化學組成，計算xMgCO₃•yMg（OH）₂•zH₂O中x：y：z的最簡比．（假設每步反應、吸收均完全）

【實驗步驟】
①連接好裝置，檢查裝置的氣密性；
②在熱分解裝置中裝入23.3g樣品，通人空氣一段時間；
③分別稱量裝置C、D的質量；
④打開彈簧夾，啟動熱分解裝置，使樣品充分熱解；
⑤停止加熱，繼續(xù)通空氣至裝置冷卻到室溫；
⑥再次分別稱量裝置C、D的質量．
【進行實驗】該小組同學按上述實驗步驟進行實驗，并記錄了如下數據：

	裝置C的質量（/g）	裝置D的質量（/g）
實驗前	232.4	208.2
實驗后	236.9	217.0

【實驗分析及數據處理】：
（1）A裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳和水；E裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳和水進入影響實驗結果；
（2）實驗步驟⑤繼續(xù)通空氣至裝置冷卻到室溫是為了防止熱的生成物與空氣中的物質反應．
（3）根據上述數據，計算xMgCO₃•yMg（OH）₂•zH₂O中x：y：z的最簡比；
（提示：MgCO₃═MgO+CO₂↑、Mg（OH）₂═MgO+H₂O）
（4）根據上述實驗結論，結合“固體質量-溫度關系圖”（如圖2），回答下列問題：
①當溫度達360℃時，固體質量減少了3.6g，此質量是生成的水的質量；
②反應完全進行時，溫度最低為360℃，此時熱分解裝置中的剩余固體物質為碳酸鎂和氫氧化鎂．

Answer 1

分析 [實驗步驟]①根據首先要檢驗裝置的氣密性進行解答；
④根據實驗步驟以及注意事項進行解答；
[實驗分析及數據處理]：（1）根據A裝置的作用和E裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳和水影響實驗結果進行解答；
（2）根據實驗步驟⑤繼續(xù)通空氣至裝置冷卻到室溫是為了防止熱的生成物與空氣中的物質反應進行解答；
（3）根據裝置C增加的質量為水的質量，裝置D增加的質量為二氧化碳的質量進行解答；
（4）結合“固體質量-溫度關系圖”進行解答．

解答 解：[實驗步驟]①首先要檢驗裝置的氣密性，所以連接好裝置，檢查裝置的氣密性；
④實驗步驟可知，打開彈簧夾，啟動熱分解裝置，使樣品充分熱解；
[實驗分析及數據處理]：（1）A裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳和水；E裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳和水進入影響實驗結果；
（2）實驗步驟⑤繼續(xù)通空氣至裝置冷卻到室溫是為了防止熱的生成物與空氣中的物質反應；
（3）裝置C增加的質量為生成水的質量，裝置D增加的質量為生成二氧化碳的質量．
生成水的質量=236.9g-232.4g=4.5g，生成二氧化碳的質量=217.0g-208.2g=8.8g，
設碳酸鎂的質量為x．
MgCO₃═MgO+CO₂↑
84          44
x            8.8g
$\frac{84}{x}$=$\frac{44}{8.8g}$
x=16.8g
則氧化鎂的質量=23.3g-16.8g-4.5g=2.0g
設氫氧化鎂的質量為y
Mg（OH）₂═MgO+H₂O
58         40
y           2.0g
$\frac{58}{y}$=$\frac{40}{2.0g}$
y=2.9g
所以xMgCO₃•yMg（OH）₂•zH₂O中水的質量為=23.3g-16.8g-2.9g=3.6g
所以碳酸鎂、氫氧化鎂和水的質量比為：84x：58y：18z=16.8g：2.9g：3.6g  解得x：y：z=4：1：4．
（4）①由固體質量-溫度關系圖可知，當溫度達360℃時，固體質量減少=23.3g-19.7g=3.6g．此質量是生成的水的質量；
②反應完全進行時，溫度最低為360℃，此時熱分解裝置中的剩余固體物質為碳酸鎂和氫氧化鎂．
故答案為：[實驗步驟]①檢查裝置的氣密性；
④打開彈簧夾；
[實驗分析及數據處理]：（1）吸收空氣中的二氧化碳和水；防止空氣中的二氧化碳和水進入影響實驗結果；
（2）防止熱的生成物與空氣中的物質反應；
（3）4：1：4；
（4）①3.6；水；②360；碳酸鎂和氫氧化鎂．

點評 本考點屬于鹽的性質中實驗方法和過程的探究，根據物質的化學性質，要認真分析，不僅要把握實驗設計的每一個步驟中的實驗目的，還要加強記憶除去常用離子的方法，從而突破難點．有關的計算要準確，本考點經常出現在實驗題中．