Question

平達(dá)喜是常用的中和胃酸的藥物，它的化學(xué)成分是鋁和鎂的堿式碳酸鹽（含有結(jié)晶水），其中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.040．取該堿式鹽3.01g，加入2.0mol?L^-1鹽酸使其溶解，當(dāng)逐滴加入鹽酸42.5mL時(shí)，開始產(chǎn)生CO₂，加入鹽酸至45.0mL時(shí)正好反應(yīng)完全．若在上述堿式鹽溶于鹽酸后的溶液中加入過量的氫氧化鈉，過濾，沉淀物進(jìn)行干燥后重1.74g．請(qǐng)計(jì)算該試樣中：
（1）碳酸根的物質(zhì)的量；
（2）鎂離子的物質(zhì)的量；
（3）氫氧根離子和鋁離子的物質(zhì)的量；
（4）寫出堿式碳酸鹽的化學(xué)式．

Answer 1

分析：堿式碳酸鹽與鹽酸反應(yīng)過程中先中和堿，再和碳酸鹽生成碳酸氫鹽，然后才會(huì)放出CO₂氣體，涉及到的化學(xué)反應(yīng)有：
①OH^-+H⁺=H₂O；
②CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-；
③HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑；
利用質(zhì)量守恒，結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算．

解答：解：當(dāng)加入鹽酸42.5mL時(shí)，開始產(chǎn)生CO₂，加入鹽酸至45.0mL時(shí)正好反應(yīng)完全，
所發(fā)生的反應(yīng)分別為：①OH^-+H⁺=H₂O；
②CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-；
③HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑；
可得n（CO₂）=n（CO₃^2-）=2.5×10^-3L×2mol/L=0.005mol，
而中和OH^-需要鹽酸42.5ml-2.5ml=40mL，所以n（OH^-）=40×10^-3L×2mol/L=0.08mol．
加入過量的氫氧化鈉得沉淀Mg（OH）₂1.74g，
n（Mg²⁺）=n（Mg（OH）₂）=

1.74g

58g/mol

=0.03mol，
根據(jù)電荷守恒，3n（Al³⁺）+2n（Mg²⁺）=n（OH^-）+2n（CO₃^2-）
則：n（Al³⁺）=

0.08mol+0.005mol×2-0.03mol×2

3

=0.01mol．
依據(jù)質(zhì)量守恒，物質(zhì)中含有結(jié)晶水：
3.01g-0.005mol×60g/mol-0.08mol×17g/mol-0.03mol×24g/mol-0.01mol×27g/mol=0.36g，
物質(zhì)的量為

0.36g

18g/mol

=0.02mol，
綜合以上，該堿式碳酸鹽的化學(xué)式為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O．
答：（1）碳酸根的物質(zhì)的量為0.005mol；
（2）鎂離子的物質(zhì)的量為0.03mol；
（3）氫氧根離子和鋁離子的物質(zhì)的量分別為0.08mol、0.01mol；
（4）堿式碳酸鹽的化學(xué)式為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的量的計(jì)算，題目難度中等，注意該題中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是個(gè)干擾因素，因?yàn)閴A式碳酸鹽中氫氧根和結(jié)晶水都含有氫元素，所以根據(jù)氫元素不能得出任何結(jié)果．堿式碳酸鹽與鹽酸反應(yīng)過程中先中和堿，再和碳酸鹽生成碳酸氫鹽，然后才會(huì)放出CO₂氣體，如果忽略該過程，就會(huì)使結(jié)果大相徑庭．