Question

請你參與某學(xué)習(xí)小組研究性學(xué)習(xí)的過程，并協(xié)助完成相關(guān)任務(wù)．
【研究課題】探究X物質(zhì)的成分．
【查閱資料】
（1）X物質(zhì)可能由Ca（HCO₃）₂、Mg（HCO₃）₂、Ca（OH）₂、Mg（OH）₂、CaCO₃、BaCO₃中的一種或幾種組成．
（2）X物質(zhì)是通過過濾水溶液得到的沉淀．
（3）相關(guān)物質(zhì)的溶解性如下表：

物質(zhì)		Ca（HCO3）2	Mg（HCO3）2	Ca（OH）2	CaCO3	BaCO3
溶解性	可溶	可溶	微溶	不溶	不溶	不溶

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
（1）由查閱資料可知X物質(zhì)中肯定不含

 

．
（2）甲同學(xué)在燒杯中放入少量研碎的X物質(zhì)，加入足量蒸餾水充分?jǐn)嚢�，靜置．取上層清液滴入Na₂CO₃溶液，沒有明顯現(xiàn)象，說明X物質(zhì)中一定沒有

 

（填化學(xué)式）．
（3）乙同學(xué)設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)裝置，想進(jìn)一步確定X物質(zhì)的成分．

其主要實(shí)驗(yàn)步驟如下（不考慮稀鹽酸的揮發(fā)性）：
①按圖組裝儀器，將58gX物質(zhì)的粉末放入錐形瓶中．打開活塞b，從導(dǎo)管a處緩緩鼓入空氣一段時(shí)間；
②關(guān)閉活塞b，逐滴加入足量稀鹽酸，使其充分反應(yīng)；
③待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，打開活塞b，從導(dǎo)管a處緩緩鼓入一定量的空氣，直至D瓶內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量不變；
④經(jīng)稱量，D瓶內(nèi)物質(zhì)增加的質(zhì)量為22g．
【實(shí)驗(yàn)評價(jià)】
（1）A裝置中NaOH溶液的作用是

 

．若無A裝置，D裝置中所測質(zhì)量將

 

（填“偏大”、“不變”或“偏小”）．
（2）步驟③中從導(dǎo)管a處緩緩鼓入空氣的目的是

 

．
（3）學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們根據(jù)以上數(shù)據(jù)通過簡單計(jì)算，認(rèn)為X的組成可能有

 

種．
（4）但丙同學(xué)認(rèn)為用此裝置實(shí)驗(yàn)所測數(shù)據(jù)明顯偏大，你的改進(jìn)方法是

 

．
【定量分析】學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探究，最終確定X物質(zhì)中一定存在BaCO₃、CaCO₃、Mg（OH）₂．另取X物質(zhì)30g，加入7.3%稀鹽酸與之反應(yīng)，恰好完全反應(yīng)時(shí)共消耗稀鹽酸300g，測得生成氣體質(zhì)量為11g．根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算X物質(zhì)中氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出完整的計(jì)算過程，結(jié)果保留一位小數(shù)）．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見氣體的檢驗(yàn)與除雜方法,鹽的化學(xué)性質(zhì),根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算

專題：科學(xué)探究

分析：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）根據(jù)六種物質(zhì)的溶解性進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)能生成白色碳酸鈣沉淀進(jìn)行分析；
【實(shí)驗(yàn)評價(jià)】（1）根據(jù)氫氧化鈉會與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉，A瓶中的NaOH溶液起到吸收空氣中的二氧化碳；若A瓶中無NaOH溶液，空氣中的二氧化碳會進(jìn)入裝置中，所以D瓶中的質(zhì)量將偏大進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)反應(yīng)結(jié)束，裝置內(nèi)會存有大量的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)前面的推到可知，X物質(zhì)肯定不含可溶性的Ca（HCO₃）₂、Mg（HCO₃）₂、Ca（OH）₂，然后結(jié)合生成的二氧化碳分析可能的組合；
（4）根據(jù)空氣中的二氧化碳會與氫氧化鈉反應(yīng)進(jìn)行分析；
【定量分析】根據(jù)題中的數(shù)據(jù)結(jié)合化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算．

解答：解：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）通過分析六種物質(zhì)的溶解性表，可以看出碳酸氫鈣和碳酸氫鎂都溶于水，而X物質(zhì)是通過過濾水溶液得到的沉淀，所以X物質(zhì)中肯定不含：Ca（HCO₃）₂、Mg（HCO₃）₂；
（2）因?yàn)樘妓徕c和氫氧化鈣反應(yīng)能生成白色碳酸鈣沉淀，所以取上層清液滴入Na₂CO₃溶液，沒有白色沉淀，說明X物質(zhì)中無Ca（OH）₂；
【實(shí)驗(yàn)評價(jià)】（1）由于空氣中含有二氧化碳，所以在這里我們在鼓入空氣時(shí)，要保證把空氣中的二氧化碳除去，如果不除去會導(dǎo)致D裝置中的氫氧化鈉多吸收了二氧化碳，所以無A裝置，D裝置中所測質(zhì)量將偏大；
（2）反應(yīng)結(jié)束，裝置內(nèi)會存有大量的二氧化碳?xì)怏w，為了使反應(yīng)充分進(jìn)行，需要鼓入空氣，所以從導(dǎo)管a處緩緩鼓入空氣的目的是：將裝置B中反應(yīng)生成的二氧化碳全部鼓入D裝置中；
（3）通過分析可知，X物質(zhì)肯定不含可溶性的Ca（HCO₃）₂、Mg（HCO₃）₂、Ca（OH）₂；根據(jù)題給條件可知，如果全部是碳酸鈣，則生成22g氣體，而題目中生成了20g二氧化碳，又根據(jù)“兩種不同金屬形成的碳酸鹽與足量硫酸反應(yīng)時(shí)，若兩金屬的化合價(jià)相同、兩種鹽的質(zhì)量相同，則相對分子質(zhì)量小者放出的氣體多”根據(jù)Mr（MgCO₃）=84，Mr（CaCO₃）=100，所以可以判斷在X中還可能含有碳酸鎂，由氫氧化鎂和稀硫酸不反應(yīng)，所以還可能含有氫氧化鎂，因此X的組合可能是：①M(fèi)g（OH）₂、CaCO₃、BaCO₃；②Mg（OH）₂、CaCO₃；③CaCO₃、BaCO₃，所以X的組成可能有3種；
（4）空氣中的二氧化碳會與氫氧化鈉反應(yīng)，導(dǎo)致D裝置增加的質(zhì)量偏大，所以改進(jìn)方法是：在D裝置右端導(dǎo)管口連接一個(gè)裝有堿石灰的干燥裝置；
【定量分析】
解：設(shè)和碳酸鈣、碳酸鋇反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量為x，氫氧化鎂的質(zhì)量為y，
關(guān)系式：2HCl-----CO₂
        73       44
       x×7.3%   11g
     

73

x×7.3%

=

44

11g

        x=250g
所以和氫氧化鎂反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量為300-250=50g 
     Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O
     58       73
     y       50g×7.3%
     

58

y

=

73

50g×7.3%

       y=2.9g
所以氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

2.9

30

×100%=9.7%．
故答案為：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）Ca（HCO₃）₂、Mg（HCO₃）₂；
（2）Ca（OH）₂；
【實(shí)驗(yàn)評價(jià)】（1）吸收鼓入的空氣中所含的CO₂，偏大；
（2）將裝置B中反應(yīng)生成的二氧化碳全部鼓入D裝置中；
（3）3；
（4）在D裝置右端導(dǎo)管口連接一個(gè)裝有堿石灰的干燥裝置；
【定量分析】
解：設(shè)和碳酸鈣、碳酸鋇反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量為x，氫氧化鎂的質(zhì)量為y，
關(guān)系式：2HCl-----CO₂
        73       44
       x×7.3%   11g
     

73

x×7.3%

=

44

11g

        x=250g
所以和氫氧化鎂反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量為300-250=50g 
     Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O
     58       73
     y       50g×7.3%
     

58

y

=

73

50g×7.3%

       y=2.9g
所以氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

2.9

30

×100%=9.7%．

點(diǎn)評：在解此類題時(shí)，首先分析題中的反應(yīng)原理和考查的問題，然后結(jié)合題中所給的資料和學(xué)過的知識點(diǎn)進(jìn)行分析解答．