Question

某興趣小組同學(xué)從海水曬鹽后的鹽鹵中模擬工業(yè)生產(chǎn)來提取鎂，主要流程如圖1：

【問題討論】
（1）流程中的操作①是

 

（填實(shí)驗(yàn)操作名稱）．
（2）一系列操作②中包含蒸發(fā)濃縮、

 

、過濾等．
（3）電解氯化鎂可以得到鎂和氯氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

，該變化過程是

 

能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能．
（4）鎂的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，能在氮?dú)庵腥紵�生成氮化鎂，在氮化鎂中氮元素的化合價(jià)為-3，則氮化鎂的化學(xué)式為：

 

．
【發(fā)現(xiàn)問題】鎂是一種銀白色有金屬光澤的金屬．但拿出的鎂條總是有一層灰黑色的“外衣“，這層灰黑色的外衣是什么物質(zhì)呢？
【查閱資料】（1）Mg（OH）₂：白色固體，難溶于水，受熱會(huì)分解成氧化鎂和水；
（2）MgCO₃：白色固體，微溶于水，受熱會(huì)分解成氧化鎂和二氧化碳；
（3）MgCO₃的熱穩(wěn)定性比Mg（OH）₂的熱穩(wěn)定性更強(qiáng)．
【提出猜想】
小組同學(xué)認(rèn)為該固體不可能是MgO、Mg（OH）₂或MgCO₃，他們的理由是

 

；
小組同學(xué)由銅生銹會(huì)產(chǎn)生Cu₂（OH）₂CO₃聯(lián)想到灰黑色的物質(zhì)可能是Mg₂（OH）₂CO₃．
【實(shí)驗(yàn)分析】
按圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試管口有液滴出現(xiàn)，說明反應(yīng)產(chǎn)生了

 

；澄清石灰水變渾濁（變渾濁
的化學(xué)方程式為

 

）；同時(shí)灰黑色固體完全變?yōu)榘咨�．若灰黑色固體是Mg₂（OH）₂CO₃，請(qǐng)寫
出Mg₂（OH）₂CO₃受熱分解的化學(xué)方程式

 

．
【組成測(cè)定】
工業(yè)生產(chǎn)中得到的堿式碳酸鎂晶體是xMgCO₃?yMg（OH）₂?zH₂O，為精確測(cè)量晶體的組成，小組同學(xué)取4.66g該晶體，用熱分析儀對(duì)固體進(jìn)行熱分解（加熱使之逐步分解，首先失去結(jié)晶水，最后完全反應(yīng)），測(cè)定剩余固體質(zhì)量與分解溫度之間關(guān)系．
【數(shù)據(jù)處理】剩余固體質(zhì)量與加熱時(shí)間關(guān)系如圖3所示：
請(qǐng)回答下列問題：
（1）0～t₁固體質(zhì)量沒有發(fā)生變化的原因可能是

 

．
（2）晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量為

 

g．
（3）t₄～t₅段固體為

 

和MgO（寫化學(xué)式）．
（4）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)推算xMgCO₃?yMg（OH）₂?zH₂O中x：y：z的最簡(jiǎn)比=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：對(duì)海洋資源的合理開發(fā)與利用,實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,鹽的化學(xué)性質(zhì),物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)的能量變化,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：常見的鹽 化學(xué)肥料

分析：【問題討論】
（1）根據(jù)過濾的原理分析；
（2）根據(jù)結(jié)晶的方法分析；
（3）根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)的條件，化學(xué)方程式的配平方法書寫化學(xué)方程式，根據(jù)反應(yīng)前后能量的轉(zhuǎn)化分析；
【提出猜想】
根據(jù)固體的顏色分析；
【實(shí)驗(yàn)分析】
根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷生成物；根據(jù)二氧化碳使澄清的石灰水變渾濁的反應(yīng)原理書寫方程式；根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷生成物，書寫化學(xué)方程式；
【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)在加熱到t₁時(shí)堿式碳酸鎂晶體開始分解，t₁～t₂時(shí)間段和t₃～t₄時(shí)間段該固體的質(zhì)量變化比較少，而t₅～t₆時(shí)間段固體質(zhì)量變化較大，原因是t₁～t₂時(shí)間段堿式碳酸鎂晶體脫去水，t₃～t₄時(shí)間段Mg（OH）₂分解為氧化鎂和水，在t₅～t₆時(shí)間段溫度較高，MgCO₃開始分解，質(zhì)量變化較大進(jìn)行解答．
根據(jù)生成水的質(zhì)量為：4.66g-3.94g=0.72g，堿式碳酸鎂的相對(duì)分子質(zhì)量為：84x+58y+18z，以及鎂、碳、氫元素的質(zhì)量進(jìn)行解答；

解答：解：【問題討論】
（1）流程中的操作①是 過濾．
（2）一系列操作②中包含蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾等．
（3）電解氯化鎂可以得到鎂和氯氣，據(jù)題目信息，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MgCl₂

通電  .

Mg+Cl₂↑，該變化過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能．
（4）在氮化鎂中氮元素的化合價(jià)為-3，鎂元素的化合價(jià)為+2價(jià)，則氮化鎂的化學(xué)式為：Mg₃N₂
【提出猜想】
小組同學(xué)認(rèn)為該固體不可能是MgO、Mg（OH）₂或MgCO₃，他們的理由是 MgO、Mg（OH）₂或MgCO₃均為白色固體，鎂條外面是灰黑色；
【實(shí)驗(yàn)分析】
按圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試管口有液滴出現(xiàn)，說明反應(yīng)產(chǎn)生了 水；澄清石灰水變渾濁是因?yàn)槎�氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成了碳酸鈣沉淀的緣故，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O）；據(jù)題目中的信息，Mg₂（OH）₂CO₃受熱分解的化學(xué)方程式為 Mg₂（OH）₂CO₃

△   .

2MgO+H₂O+CO₂↑．
【數(shù)據(jù)處理】
（1）0～t₁固體質(zhì)量沒有發(fā)生變化的原因可能是 溫度沒有達(dá)到晶體分解所需的最低溫度．
（2）生成水的質(zhì)量為：4.66g-3.94g=0.72g，故晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量為 0.72gg．
（3）t₄～t₅Mg（OH）₂分解已為氧化鎂和水，但MgCO₃還未分解，故t₄～t₅段固體為 MgCO₃和MgO堿式碳酸鎂的相對(duì)分子質(zhì)量為：84x+58y+18z，
（4）鎂元素的質(zhì)量為：2.00g×

24

40

×100%=1.2g，
碳元素的質(zhì)量為：1.76g×

12

44

×100%=0.48g，
氫元素的質(zhì)量為：0.9g×

2

18

×100%=0.1g，
則有：4.66g×

(x+y)×24

84x+58y+18z

×100%=1.2g，
4.66g×

12x

84x+58y+18z

×100%=0.48g，
4.66g×

2z

84x+58y+18z

×100%=0.1g，
解得：x=4，y=1，z=4，
故答案為：【問題討論】（1）過濾 （2）降溫結(jié)晶 （3）MgCl₂

通電  .

Mg+Cl₂↑  電 （4）Mg₃N₂
【提出猜想】MgO、Mg（OH）₂或MgCO₃均為白色固體，鎂條外面是灰黑色
【實(shí)驗(yàn)分析】水  CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O  Mg₂（OH）₂CO₃

△   .

2MgO+H₂O+CO₂↑
【數(shù)據(jù)處理】
（1）溫度沒有達(dá)到晶體分解所需的最低溫度  （2）0.72g  （3）MgCO₃  （4）4：1：4

點(diǎn)評(píng)：本考點(diǎn)屬于鹽的性質(zhì)中實(shí)驗(yàn)方法和過程的探究，根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，要認(rèn)真分析，不僅要把握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的每一個(gè)步驟中的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�還要加強(qiáng)記憶除去常用離子的方法，從而突破難點(diǎn)．有關(guān)的計(jì)算要準(zhǔn)確，本考點(diǎn)經(jīng)常出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中．