Question

13．某研究性小組將一定濃度的NaCO₃溶液滴入MgSO₄溶液中得到白色沉淀，對(duì)于白色沉淀的成分進(jìn)行研究：
I．提出假設(shè)：[查閱資料知：MgCO₃和Mg（OH）₂均不帶結(jié)晶水]
假設(shè)一：兩者反應(yīng)只生成MgCO₃一種沉淀；
假設(shè)二：這兩者相互促進(jìn)水解，只生成Mg（OH）₂一種沉淀；
假設(shè)三：生成MgCO₃和Mg（OH）₂兩種沉淀．
II．理論探究：
按照假設(shè)二，Na₂CO₃溶液和MgSO₄溶液反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為CO₃^2-+Mg²⁺+H₂O═Mg（OH）₂↓+CO₂↑．
III．實(shí)驗(yàn)探究
步驟一：將一定濃度的Na₂CO₃溶液滴入MgSO₄溶液中并充分?jǐn)嚢�，有白色沉淀生成�?br />步驟二：將上述產(chǎn)生的白色沉淀從溶液中分離并凈化，然后放入試管中加熱，定性探究生成物的成分（如圖I）
（1）圖I中裝置B的名稱為干燥管，C裝置中試劑是澄清石灰水．
（2）若假設(shè)二成立，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是B中無水硫酸銅變藍(lán)色，C中澄清石灰水不變渾濁．
步驟三：某同學(xué)通過圖II裝置進(jìn)行定量分析測定假設(shè)三的成分
（3）廣口瓶中水面上覆蓋了一層植物油，這層植物油的作用是防止生成的二氧化碳溶于水減小誤差．
（4）若按上述操作，實(shí)驗(yàn)中測得樣品的質(zhì)量為wg，氣體的體積為aL（標(biāo)況下），則樣品中MgCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{\frac{a}{22.4}mol×84g/mol}{w}$×100%（不必化簡）．

Answer 1

分析 Ⅰ、依據(jù)假設(shè)一，假設(shè)二推斷，一定濃度的NaCO₃溶液滴入MgSO₄溶液混合發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鎂沉淀，或發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，或二者都有；
Ⅱ、這兩者相互促進(jìn)水解反應(yīng)，生成Mg（OH）₂一種沉淀，則硫酸鎂和碳酸鎂相互促進(jìn)水解生成氫氧化鎂沉淀、硫酸鈉和二氧化碳；
Ⅲ、（1）圖1中裝置B為干燥管，裝置C中是用來驗(yàn)證二氧化碳?xì)怏w的試劑澄清石灰水；
（2）若假設(shè)二成立，氫氧化鎂試管中加熱反應(yīng)生成氧化鎂和水，圖Ⅰ中裝置B盛有無水硫酸銅，檢驗(yàn)水的存在，裝置C是證明分解產(chǎn)物中是否生成二氧化碳?xì)怏w，依據(jù)BC中現(xiàn)象判斷沉淀成分；
（3）圖II裝置進(jìn)行定量分析，利用排水法測定生成氣體的體積，二氧化碳溶于水，為減少測定誤差，廣口瓶中水面上覆蓋了一層植物油；
（4）假設(shè)Ⅲ沉淀為氫氧化鎂和碳酸鎂的混合物，加入酸反應(yīng)生成氣體為二氧化碳，排水法測定二氧化碳體積為aL，結(jié)合原子守恒計(jì)算碳酸鎂質(zhì)量得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：Ⅰ、依據(jù)假設(shè)一：兩者反應(yīng)只生成MgCO₃一種沉淀，假設(shè)二：這兩者相互促進(jìn)水解，只生成Mg（OH）₂一種沉淀，一定濃度的NaCO₃溶液滴入MgSO₄溶液混合發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鎂沉淀，或發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，或二者都有，所以假設(shè)三為：生成MgCO₃和Mg（OH）₂兩種沉淀，
故答案為：生成MgCO₃和Mg（OH）₂兩種沉淀；
Ⅱ、這兩者相互促進(jìn)水解反應(yīng)，生成Mg（OH）₂一種沉淀，則硫酸鎂和碳酸鎂相互促進(jìn)水解生成氫氧化鎂沉淀、硫酸鈉和二氧化碳，反應(yīng)的離子方程式為：CO₃^2-+Mg²⁺+H₂O═Mg（OH）₂↓+CO₂↑，
故答案為：CO₃^2-+Mg²⁺+H₂O═Mg（OH）₂↓+CO₂↑；
Ⅲ、（1）圖1中裝置B為干燥管，裝置C中是用來驗(yàn)證二氧化碳?xì)怏w的試劑澄清石灰水，依據(jù)是否變渾濁判斷是否含有碳酸鎂沉淀，
故答案為：干燥管；澄清石灰水；
（2）若假設(shè)二成立，沉淀巍峨氫氧化鎂，氫氧化鎂試管中加熱反應(yīng)生成氧化鎂和水，圖Ⅰ中裝置B盛有無水硫酸銅，檢驗(yàn)水的存在無水硫酸銅變藍(lán)色證明有水生成，裝置C是中澄清石灰水不變渾濁證明無二氧化碳生成，說明沉淀中無碳酸鎂，所以B中無水硫酸銅變藍(lán)色，C中澄清石灰水不變渾濁證明假設(shè)二正確，
故答案為：B中無水硫酸銅變藍(lán)色，C中澄清石灰水不變渾濁；
（3）圖II裝置進(jìn)行定量分析，利用排水法測定生成氣體的體積，二氧化碳溶于水，為減少測定誤差，廣口瓶中水面上覆蓋了一層植物油，這層植物油的作用是防止生成的二氧化碳溶于水減小誤差，
故答案為：防止生成的二氧化碳溶于水減小誤差；
（4）假設(shè)Ⅲ沉淀為氫氧化鎂和碳酸鎂的混合物，加入酸反應(yīng)生成氣體為二氧化碳，排水法測定二氧化碳體積為aL，物質(zhì)的量n（CO₂）=$\frac{aL}{22.4L/mol}$，結(jié)合原子守恒計(jì)算碳酸鎂質(zhì)量得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{a}{22.4}mol×84g/mol}{w}$×100%，故答案為：$\frac{\frac{a}{22.4}mol×84g/mol}{w}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的分析判斷，鹽類水解產(chǎn)物的理解應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)過程分析和實(shí)驗(yàn)步驟的判斷，主要是試劑作用的分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．