Question

（14分）碳酸鎂晶須是一種新型的吸波隱形材料中的增強(qiáng)材料。

(1)合成該物質(zhì)的步驟如下：

步驟1：配制0.5 mol·L－1MgSO4溶液和0.5 mol·L－1NH4HCO3溶液。

步驟2：用量筒量取500 mL NH4HCO3溶液于1 000 mL三口燒瓶中，開(kāi)啟攪拌器。溫度控制在50 ℃。

步驟3：將250 mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中，1 min內(nèi)滴加完后，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH到9.5。

步驟4：放置1 h后，過(guò)濾、洗滌。

步驟5：在40 ℃的真空干燥箱中干燥10 h，得碳酸鎂晶須產(chǎn)品(MgCO3·nH2O　n＝1～5)。

回答下列問(wèn)題：

步驟3中加氨水后的離子方程式 。

(2)測(cè)定合成的MgCO3·nH2O中的n值。稱(chēng)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(cè)得CO2的總量；重復(fù)上述操作2次。

①圖中氣球的作用是 。

②上述反應(yīng)后期要升溫到30℃，主要目的是 。

③用已知濃度的鹽酸滴定燒杯中的溶液時(shí)應(yīng)選用 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(wú)氣泡（其他操作均正確），則所測(cè)CO2的量會(huì) （填“偏大”“偏小”“無(wú)影響”）

④設(shè)3次實(shí)驗(yàn)測(cè)得每1.000 g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 (用含a的表達(dá)式表示)。

(3)稱(chēng)取100 g上述晶須產(chǎn)品進(jìn)行熱重分析，熱重曲線(xiàn)如圖。則該條件下合成的晶須中，n＝ (選填1、2、3、4、5)。

 

Answer 1

(1) NH3·H2O＋Mg2＋＋HCO===MgCO3↓＋NH＋H2O

(2)①暫時(shí)儲(chǔ)存CO2，有利于CO2被NaOH溶液吸收，且能保持裝置中壓強(qiáng)相對(duì)穩(wěn)定

②使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收 ③甲基橙，偏大 ④(1－84a)/18a (3)1

【解析】

試題分析：（1）氨水是弱堿，與碳酸氫鎂反應(yīng)的離子方程式為NH3·H2O＋Mg2＋＋HCO===MgCO3↓＋NH＋H2O。

（2）①裝置中氣球可以暫時(shí)儲(chǔ)存CO2，有利于CO2被NaOH溶液吸收，且能保持裝置中壓強(qiáng)相對(duì)穩(wěn)定。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(cè)定產(chǎn)生的誤差。

③用鹽酸滴定時(shí)，反應(yīng)后溶液顯酸性，因此應(yīng)該選擇甲基橙作指示劑。若盛放鹽酸的滴定管在滴定前有氣泡未排盡，滴定后無(wú)氣泡（其他操作均正確），則導(dǎo)致消耗鹽酸溶液的體積增加，從而使所測(cè)CO2的量會(huì)偏大。

④實(shí)驗(yàn)測(cè)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：；得到n＝(1－84a)/18a。

（3）MgCO3?nH2O中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×=100-82.3，n=1。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和分析判斷