Question

12．氯離子插層鎂鋁水滑石[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]是一種新型離子交換材料，其在高溫下完全分解為MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸氣，現(xiàn)用如圖所示裝置進行實驗確定其化學(xué)式（固定裝置略去）．

（1）Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O熱分解的化學(xué)方程式為2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑．
（2）若只通過測定裝置C、D的增重來確定x，則裝置的連接順序為a→e→d→b（按氣流方向，用接口字母表示），其中C的作用是吸收HCl氣體．裝置連接后，首先要進行的操作的名稱是檢查裝置的氣密性．
（3）加熱前先通N₂排盡裝置中的空氣，稱取C、D的初始質(zhì)量后，再持續(xù)通入N₂的作用是將分解產(chǎn)生的氣體全部帶入裝置C、D中完全吸收、防止產(chǎn)生倒吸等．
（4）完全分解后測得C增重3.65g、D增重9.90g，則x=3．若取消冷卻玻管B后進行實驗，測定的x值將偏低（填“偏高”或“偏低”）．
（5）上述水滑石在空氣中放置時易發(fā)生反應(yīng)生成[Mg₂Al（OH）₆Cl_1-2y（CO₃）_y•zH₂O]，該生成物能發(fā)生類似的熱分解反應(yīng)，現(xiàn)以此物質(zhì)為樣品，用（2）中連接的裝置和試劑進行實驗測定z，除測定D的增重外，至少還需測定裝置C的質(zhì)量及樣品的質(zhì)量（樣品質(zhì)量及樣品分解后殘余物質(zhì)量或裝置C增重及樣品分解后殘余物質(zhì)量）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意：[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]高溫下完全分解為MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸氣，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫方程式；
（2）應(yīng)該首先通過D裝置吸收水蒸氣，后通過C裝置吸收HCl；將氣體通過洗氣瓶進行洗氣時，應(yīng)該從長導(dǎo)管一側(cè)通入氣體；
（3）為了避免引起實驗誤差，保證反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部被裝置C、D吸收，所以要通入N₂排出裝置內(nèi)殘留的氣體，同時也是為了防止產(chǎn)生倒吸；
（4）根據(jù)反應(yīng)的方程式計算X的值，若沒有冷卻玻璃管，由于氣溫偏高，裝置D不能將水蒸汽完全吸收而導(dǎo)致結(jié)果偏低；
（5）由于化學(xué)式中出現(xiàn)兩個未知數(shù)，所以必須測量3個數(shù)據(jù)，列二元一次方程組進行求解，需測定D的增重、裝置C的增重及樣品質(zhì)量．

解答 解：（1）根據(jù)題給信息：[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]高溫下完全分解為MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸氣，可寫出其化學(xué)方程式：2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑；
（2）裝置C的作用是吸收反應(yīng)生成的HCl氣體，裝置D的作用是吸收水蒸氣，應(yīng)該首先通過D裝置吸收水蒸氣，后通過C裝置吸收HCl；將氣體通過洗氣瓶進行洗氣時，應(yīng)該從長導(dǎo)管一側(cè)通入氣體，讓氣體與溶液充分接觸反應(yīng)，故其連接順序是a→e→d→b；連接好裝置后首先應(yīng)該檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣，影響測量結(jié)果；
（3）因為加熱后的裝置中含有殘留的HCl和水蒸氣，為了避免引起實驗誤差，保證反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部被裝置C、D吸收，所以要通入N₂排出裝置內(nèi)殘留的氣體，同時也是為了防止產(chǎn)生倒吸；
將分解產(chǎn)生的氣體全部帶入裝置C、D中完全吸收；防止產(chǎn)生倒吸；
（4）2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑
                                             73     18×（5+2x）
                                             3.65g    9.90g
解得x=3，
若沒有冷卻玻璃管，由于氣溫偏高，裝置D不能將水蒸汽完全吸收而導(dǎo)致結(jié)果偏低，
（5）由于化學(xué)式中出現(xiàn)兩個未知數(shù)，所以必須測量3個數(shù)據(jù)，列二元一次方程組進行求解，所以除測定D的增重外，還需要測量兩個數(shù)據(jù)，即裝置C的增重及樣品質(zhì)量（或樣品質(zhì)量及樣品分解后殘余物質(zhì)量或裝置C的增重及樣品分解后殘余物質(zhì)量）．
故答案為：（1）2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑；
（2）a→e→d→b；吸收HCl氣體；檢查裝置的氣密性；
（3）將分解產(chǎn)生的氣體全部帶入裝置C、D中完全吸收；防止產(chǎn)生倒吸；
（4）3；偏低；
（5）裝置C的質(zhì)量及樣品的質(zhì)量（樣品質(zhì)量及樣品分解后殘余物質(zhì)量或裝置C增重及樣品分解后殘余物質(zhì)量）．

點評 本題考查化學(xué)方程式的書寫，對實驗裝置和實驗流程的理解和熟悉實驗操作，同時通過計算，確定水分子數(shù)．綜合性較強，題目難度較大．