Question

【题目】碳酸镁晶须(MgCO3·nH2O，n = 1～5的整数)是一种新型吸波隐形材料中的增强剂。

（查阅资料）(1) MgCO3·nH2O微溶于水；

(2) MgCO3·nH2O在230℃时开始失去结晶水， 400℃以上时开始分解生成三种氧化物。

I．合成碳酸镁晶须

步骤：①配制一定溶度的MgSO4溶液和NH4HCO3溶液；②量取一定量的NH4HCO3溶液于容器中，搅拌并逐滴加入MgSO4溶液，控制温度50℃，反应一段时间；③用氨水调节溶液pH至9.5，放置1h后，过滤、洗涤、干燥得碳酸镁晶须产品。

(1)步骤①配制一定溶质质量分数的MgSO4溶液所需要的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管、玻璃棒、______________；

(2)步骤②反应的温度控制在50℃，较好的加热方法是__________；

(3)氨水、硫酸镁、碳酸氢铵三者反应，除生成MgCO3·nH2O沉淀外，同时生成的产物还有______________；

(4)检验沉淀已洗涤干净的方法是：取最后一次洗涤的滤液，滴入_________，若无沉淀说明已洗涤干净。

(5)干燥得碳酸镁晶须产品温度不能过高，目的是______________。

II．测定产品MgCO3．nH2O中的n值

（方案一）将碳酸镁晶须放入A装置中加热(仪器和装置如下图所示)，回答下列问题：

(6)上述装置的连接顺序为_____(按气流方向，用接口字母表示)，其中B处的长玻璃导管的作用是__________，C装置的作用是__________。

(7)加热前先通入N2排尽装置中的空气，然后称取C、D的初始质量。再次连接好装置，边加热边通入N2，此时通入N2的作用是_____________。

(8)若B装置中无残留物。装置C反应前后质量差为m1，装置D反应前后质量差m2 。根据以上实验数据，确测定n值， n=___(用含m1、m2的代数式表示)。

(9)有同学提出上述连接好的装置仍不够完善。需要在D装置的后面连接下图装置，目的是________________，否则测得n值会________(“偏大”、“偏小”、“无影响”) 。

（方案二）

称量100g碳酸镁晶须放入如下图所示的广口瓶中，加入水，滴入稀硫酸与晶须反应，生成的CO2被过量NaOH溶液吸收，在室温下反应4～5h，反应后期将温度升到30℃，最后，烧杯中的溶液加入已知浓度的盐酸恰好完全反应，测得CO2的总量；重复上述操作2次。

(10)氢氧化钠吸收二氧化碳的化学反应方程式____________________；

(11)图中气球的作用是__________________；

(12)上述反应后期要升温到30℃，主要目的是______________；

(13)设3次实验测得每100 g碳酸镁晶须与稀硫酸反应产生的CO2平均值为ag，则n值为_______(用含a的代数式表示)；

(14)称取100g上述晶须产品进行热重分析，热重曲线如图2，则该条件下合成的晶须中，n=_______(写出过程)。

Answer 1

【答案】量筒水浴加热(NH4)2SO4 BaCl2溶液防止晶体失去结晶水a→e→d→b→c冷却气体吸收二氧化碳气体生成的二氧化碳和水完全被C、D装置吸收、防止倒吸22m2/9m1 防止空气中的二氧化碳进入C装置，影响实验结果偏小2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 缓冲作用使广口瓶内水中溶解的CO2充分逸出，并被NaOH充分吸收(4400-84a)/18a 1

【解析】

（1）根据配制溶液步骤：计算、称量、溶解、转移等，需要的仪器有：托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管等，其中玻璃仪器为：烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管；

（2）加热温度低于100℃需要水浴加热控制温度；

（3）氨水、硫酸镁、碳酸氢铵三者反应，除生成MgCO3nH2O沉淀外，还生成硫酸铵；

（4）检验沉淀已洗涤干净的方法是取最后一次洗涤的滤出液少许，滴入盐酸酸化的BaCl2溶液，若无沉淀说明已洗涤干净，若有沉淀则说明未洗涤干净；

（5）由于碳酸镁晶须高温会失去结晶水，所以干燥得碳酸镁晶须产品温度不能过高；

（6）上述装置的连接顺序为：应该首先通过D装置吸收水蒸气，后通过C装置吸收二氧化碳；将气体通过洗气瓶进行洗气时，应该从长导管一侧通入气体，故其连接顺序是a→e→d→b→c；装置C的作用是吸收反应生成的二氧化碳气体，装置D的作用是吸收水蒸气，装置B是长玻璃管起到冷却作用；

（7）因为加热后的装置中含有残留的HCl和水蒸气，为了避免引起实验误差，保证反应产生的气体全部被装置C、D吸收，所以要通入N2排出装置内残留的气体，同时也是为了防止产生倒吸；

（8）若B装置中无残留物，通过装置D吸收的质量为生成水的质量，装置C吸收的是分解生成的二氧化碳的质量，可以计算， =1：n，n= ；

（9）防止空气中的二氧化碳进入C装置，使m1偏大，测得n值会偏小，所以需要在D装置的后面连接装有碱石灰的干燥管；

（10）氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，化学反应方程式为：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；

（11）气球的作用是缓冲装置中的压强作用；

（12）要使广口瓶内水中溶解的CO2充分逸出，并被NaOH充分吸收，上述反应后期要升温到30℃；

（13）实验测得每100g碳酸镁晶须产生的CO2平均值为a g，依据化学方程式可知，碳酸镁物质的质量为g，根据化学式可知，MgCO3nH2O中碳酸镁晶体中碳酸镁和结晶水物质的量之比为1：n，得到1：n=： ，得到n= ；

（14）MgCO3nH2O　n=1～5，分析图象430°C剩余质量为82.3g，为失去结晶水的质量，剩余质量为39.2g是碳酸镁分解失去二氧化碳的质量，得到100g× =100g-82.3g，解得：n=1。