Question

10．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(zhì)的步驟如下：
步驟1：配制0.5mol•L^-1MgSO₄溶液和0.5mol•L^-1NH₄HCO₃溶液．
步驟2：用量筒量取500mL NH₄HCO₃溶液于1000mL三口燒瓶中，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(nèi)滴加完后，用氨水調(diào)節(jié)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(chǎn)品（MgCO₃•nH₂O n=1～5）．
回答下列問題：
①步驟2控制溫度在50℃，較好的加熱方法水浴加熱；
②步驟3生成MgCO₃•nH₂O沉淀的離子方程式Mg²⁺+HCO₃^-+NH₃•H₂O+（n-1）H₂O═MgCO₃•nH₂O+NH₄⁺；
③步驟4檢驗是否洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌的濾出液，滴入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無沉淀說明已洗滌干凈；
（2）測定合成的MgCO₃•nH₂O中的n值．稱量1.000 g碳酸鎂晶須，放入如圖所示的廣口瓶中加入水滴入稀硫酸與晶須反應(yīng)，生成的CO₂被NaOH溶液吸收，在室溫下反應(yīng)4～5 h，反應(yīng)后期將溫度升到30℃，最后的燒杯中的溶液用已知濃度的鹽酸滴定，測得CO₂的總量；重復(fù)上述操作2次．

①圖1中氣球的作用是緩沖壓強并封閉體系．
②上述反應(yīng)后期要升溫到30℃，主要目的是使廣口瓶內(nèi)水中溶解的CO₂充分逸出，并被NaOH充分吸收．
③用已知濃度的鹽酸滴定燒杯中的溶液時應(yīng)選用酚酞為指示劑，若盛放鹽酸的滴定管在滴定前有氣泡未排盡，滴定后無氣泡（其他操作均正確），則所測CO₂的量會偏�。ㄌ睢捌�大”“偏小”“無影響”）
④設(shè)3次實驗測得每1.000g碳酸鎂晶須與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂平均值為a mol，則n值為$\frac{（1-84a）}{18a}$（用含a的表達式表示）．
（3）稱取100g上述晶須產(chǎn)品進行熱重分析，熱重曲線如圖2．則該條件下合成的晶須中，n=1（選填1、2、3、4、5）．

Answer 1

分析 （1）①控制溫度在50℃需要水浴加熱；
②將250mL MgSO₄溶液逐滴加入NH₄HCO₃溶液中，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH到9.5，反應(yīng)生成碳酸鎂結(jié)晶水合物；
③步驟4檢驗沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法是檢驗洗滌液中是否含有硫酸根離子來檢驗是否洗凈；
（2）①裝置中氣球可以緩沖壓強并封閉裝置；
②反應(yīng)后期將溫度升到30℃，使生成的二氧化碳全部逸出后被氫氧化鈉溶液吸收；
③用已知濃度的鹽酸滴定燒杯中的溶液，主要是測定溶液沒有反應(yīng)的氫氧化鈉，所以指示劑用酚酞，若盛放鹽酸的滴定管在滴定前有氣泡未排盡，滴定后無氣泡，傳導(dǎo)致讀出的鹽酸的體積偏大，據(jù)此分析；
④依據(jù)碳酸鎂晶體中碳酸鎂和結(jié)晶水物質(zhì)的量之比為1：n，結(jié)合生成二氧化碳物質(zhì)的量和水的物質(zhì)的量計算得到；
（3）分析圖象400°C剩余質(zhì)量為82.3g，為失去結(jié)晶水的質(zhì)量，剩余質(zhì)量為39.2g是碳酸鎂分解失去二氧化碳的質(zhì)量．

解答 解：（1）①加熱溫度低于100°C需要水域加熱控制溫度，
故答案為：水浴加熱；
②將250mL MgSO₄溶液逐滴加入NH₄HCO₃溶液中，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH到9.5，反應(yīng)生成碳酸鎂結(jié)晶水合物，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg²⁺+HCO₃^-+NH₃•H₂O+（n-1）H₂O═MgCO₃•nH₂O+NH₄⁺，
故答案為：Mg²⁺+HCO₃^-+NH₃•H₂O+（n-1）H₂O═MgCO₃•nH₂O+NH₄⁺；
③步驟4檢驗沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌的濾出液，滴入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無沉淀說明已洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌的濾出液，滴入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無沉淀說明已洗滌干凈；
（2）①裝置中氣球可以緩沖壓強并封閉裝置，
故答案為：緩沖壓強并封閉體系；
②反應(yīng)后期將溫度升到30℃，使生成的二氧化碳全部逸出后被氫氧化鈉溶液吸收，減少測定產(chǎn)生的誤差，
故答案為：使廣口瓶內(nèi)水中溶解的CO₂充分逸出，并被NaOH充分吸收；
③用已知濃度的鹽酸滴定燒杯中的溶液，主要是測定溶液沒有反應(yīng)的氫氧化鈉，所以指示劑用酚酞，若盛放鹽酸的滴定管在滴定前有氣泡未排盡，滴定后無氣泡，傳導(dǎo)致讀出的鹽酸的體積偏大，所以測出的氫氧化鈉的物質(zhì)的量會偏大，從而會使測CO₂的量會偏小，
故答案為：酚酞；偏�。�
④實驗測得每1.000g碳酸鎂晶須產(chǎn)生的CO₂平均值為a mol，依據(jù)元素守恒可知，碳酸鎂物質(zhì)的量為amol，根據(jù)化學(xué)式可知，MgCO₃•nH₂O中碳酸鎂晶體中碳酸鎂和結(jié)晶水物質(zhì)的量之比為1：n，得到1：n=a：$\frac{1.000g-84ag}{18g/mol}$；得到n=$\frac{（1-84a）}{18a}$，
故答案為：$\frac{（1-84a）}{18a}$；
（3）MgCO₃•nH₂O　n=1～5，分析圖象400°C剩余質(zhì)量為82.3g，為失去結(jié)晶水的質(zhì)量，剩余質(zhì)量為39.2g是碳酸鎂分解失去二氧化碳的質(zhì)量，得到100g×$\frac{18n}{18n+84}$=100-82.3，
n=1，
故答案為：1．

點評 本題考查了物質(zhì)制備實驗方案的設(shè)計和分析判斷，主要是圖象分析的應(yīng)用，裝置中的反應(yīng)現(xiàn)象和反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用，題目難度中等．