Question

18．鎂是銀白色金屬，但實驗室的鎂條表面常出現(xiàn)一種灰黑色物質(zhì)．
Ⅰ．某研究性學習小組為了探究鎂條表面灰黑色物質(zhì)的組成，進行了如下定性實驗：
①用砂紙小心的打磨鎂條，獲得其表面物質(zhì)的粉末狀樣品；
②取樣品少許，進行水溶性試驗，發(fā)現(xiàn)該粉末不溶于水；
③另取樣品少許，加熱后有水蒸氣生成；
④再取樣品少許，加入稀硫酸，產(chǎn)生氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁．
（1）甲同學根據(jù)已有知識初步預(yù)測：鎂條表面的灰黑色物質(zhì)是碳酸氫鎂．上述實驗②（填序號）可以推翻甲同學的預(yù)測．
（2）乙同學預(yù)測鎂條表面的灰黑色物質(zhì)是堿式碳酸鎂，并經(jīng)過查閱資料獲得如下信息：
堿式碳酸鎂Mg_x（OH）_y（CO₃）_z（x、y、z為正整數(shù)）難溶于水，可溶于稀硫酸，受熱分解生成氧化鎂、二氧化碳和水．
請寫出堿式碳酸鎂Mg_x（OH）_y（CO₃）_z溶于稀硫酸的離子方程式（用字母x、y、z配平）：Mg_x（OH）_y（CO₃）_z+2x H⁺=x Mg²⁺+z CO₂↑+（y+z）H₂O．
Ⅱ．為確定該灰黑色物質(zhì)的組成，小組成員設(shè)計了如圖所示的實驗裝置（夾持儀器未畫出）進行定量探究，他們在連接好儀器、檢驗氣密性良好后，裝入相應(yīng)的足量藥品．

（1）A處U形管中所盛放的藥品的作用是除去進入裝置的空氣中所含有的水蒸氣和二氧化碳．
（2）丁同學提出，在稱量相應(yīng)裝置的初始質(zhì)量前，需要先打開活塞K₁鼓入一會兒空氣．鼓入一會兒空氣的目的是消除裝置中原有有水蒸氣和二氧化碳對實驗的影響．
（3）實驗開始加熱前，需要分別稱量B處玻璃管中裝入的樣品質(zhì)量和裝置CD的初始質(zhì)量（填序號）
（4）裝置B中的反應(yīng)完全后，需要打開活塞K₁，再鼓入一會兒空氣，然后再分別稱量相應(yīng)裝置的最終質(zhì)量．
（5）丙同學提出需要在E處進行改進，請你描述出丙同學的正確改進方案：增加一個裝有堿石灰（或氧化鈣）的干燥管．
（6）經(jīng)過改進后測得，裝置C和D在實驗前后的增重分別為1.8g和4.4g．已知樣品中的雜質(zhì)在實驗中不會分解，計算確定該樣品中堿式碳酸鎂Mg_x（OH）_y（CO₃）_z的組成為x：y：z=2：2：1（填最簡整數(shù)比）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）碳酸氫鎂溶于水；
（2）堿式碳酸鎂Mg_x（OH）_y（CO₃）_z溶于稀硫酸生成硫酸鎂、二氧化碳和水，結(jié)合原子守恒配平書寫；
Ⅱ．（1）利用堿石灰除去空氣則水蒸氣和二氧化碳；
（2）在稱量相應(yīng)裝置的初始質(zhì)量前，需要先打開活塞K₁鼓入一會兒空氣，利用除去水蒸氣和二氧化碳的空氣把裝置內(nèi)空氣排凈，避免干擾測定結(jié)果；
（3）實驗測定分解產(chǎn)物則生成二氧化碳和水的質(zhì)量，需要分別稱量相應(yīng)裝置反應(yīng)前和最終反應(yīng)后的質(zhì)量；
（4）裝置B中的反應(yīng)完全后，用除去水中和二氧化碳的空氣把生成的水中和二氧化碳趕入后面裝置完全吸收，測定結(jié)果更準確；
（5）避免空氣中水蒸氣和二氧化碳進入裝置D需要在E處再連接一個盛堿石灰的干燥管；
（6）經(jīng)過改進后測得，裝置C和D在實驗前后的增重分別為1.8g和4.4g．分別為水和二氧化碳的質(zhì)量，計算各物質(zhì)的物質(zhì)的量，利用元素守恒計算堿式碳酸鎂中y、z，結(jié)合元素化合價代數(shù)和為0計算x．

解答 解：Ⅰ．（1）取樣品少許，進行水溶性試驗，發(fā)現(xiàn)該粉末不溶于水，鎂條表面的灰黑色物質(zhì)若是碳酸氫鎂，會溶于水，所以②可以推翻甲同學的預(yù)測，
故答案為：②；
（2）堿式碳酸鎂Mg_x（OH）_y（CO₃）_z溶于稀硫酸生成硫酸鎂、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學方程式為：Mg_x（OH）_y（CO₃）_z+2x H⁺=x Mg²⁺+z CO₂↑+（y+z）H₂O，
故答案為：Mg_x（OH）_y（CO₃）_z+2x H⁺=x Mg²⁺+z CO₂↑+（y+z）H₂O；
Ⅱ．（1）A處U形管中所盛放的藥品是堿石灰，作用是除去進入裝置的空氣中所含有的水蒸氣和二氧化碳，
故答案為：除去進入裝置的空氣中所含有的水蒸氣和二氧化碳；
（2）丁同學提出，在稱量相應(yīng)裝置的初始質(zhì)量前，需要先打開活塞K₁鼓入一會兒空氣．鼓入一會兒空氣的目的是消除裝置中原有有水蒸氣和二氧化碳對實驗的影響，
故答案為：消除裝置中原有有水蒸氣和二氧化碳對實驗的影響；
（3）實驗開始加熱前，需要分別稱量B處玻璃管中裝入的樣品質(zhì)量和裝置CD質(zhì)量，利用反應(yīng)前后質(zhì)量變化計算生成水和二氧化碳的質(zhì)量，
故答案為：C、D；
（4）裝置B中的反應(yīng)完全后，用除去水中和二氧化碳的空氣把生成的水中和二氧化碳趕入后面裝置完全吸收，操作為：打開活塞K₁，再鼓入一會兒空氣，
故答案為：打開活塞K₁，再鼓入一會兒空氣；
（5）為避免空氣中水蒸氣和二氧化碳進入裝置D需要在E處再連接一個盛堿石灰的干燥管
故答案為：增加一個裝有堿石灰（或氧化鈣）的干燥管；
（6）裝置C和D在實驗前后的增重分別為1.8g和4.4g．生成水物質(zhì)的量=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1mol，生成二氧化碳物質(zhì)的量=$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，元素守恒得到y(tǒng)=0.2mol，z=0.1mol，結(jié)合元素化合價代數(shù)和為0計算x=2，計算確定該樣品中堿式碳酸鎂Mg_x（OH）_y（CO₃）_z的組成為x：y：z=2：2：1，故答案為：2：2：1；

點評 本題考查學生對實驗原理理解、方案設(shè)計的評價、實驗裝置的理解、物質(zhì)組成的測定等，難度中等，理解實驗原理是解題的關(guān)鍵，是對知識的綜合運用，需要學生具有扎實的基礎(chǔ)與綜合運用分析解決問題的能力．