Question

某校化学兴趣小组参观碱式碳酸镁的生产后，知道了以水氯镁石(主要成分为MgCl₂·6H₂O)为原料生产碱式碳酸镁[xMgCO₃·yMg(OH)₂·zH₂O]的主要流程如下：


【问题讨论】
（1）上述流程中滤液的主要溶质（写化学式）              ，检验其中阳离子要用的试剂有（填序号）       。
A. 氧化钙   B. 稀盐酸   C. 紫色石蕊试液  D. 硫酸钠溶液
（2）上述流程中NH₃被循环使用，流程中生成NH₃的化学方程式为           。
（3）流程中“加热” 这一环节每生成l个分子xMgCO₃·yMg(OH)₂·zH₂O需消耗氨的分子数为         （用代数式）。
（4）判断碱式碳酸镁是否洗涤干净，可以采取向最后的洗出液中滴加（填序号）    ，然后观察现象判断。
A. 盐酸和氯化钡的混合液   B. 硝酸和硝酸银的混合液   C.碳酸钠溶液  D.稀盐酸
【组成探究一】
（5）已知高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO，用下列装置设计实验测定碱式碳酸镁的组成，装置连接从左到右依次为A→    →    →D。

（6）取碱式碳酸镁4.66g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00g、CO₂1.76g，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式为                。（2分）。
计算过程（3分)
【组成探究二】
（7）有同学对用盐酸有异议，认为用硫酸更好。你的看法是（填序号）        ；
A.同意    B. 不同意     C. 不确定
你的理由是                                      。
（8）称得的溶液质量为          g  [提示：可用⑹中数据]
【组成探究三】
更为精确的测量碱式碳酸镁受热分解过程中时间与剩余固体质量，作出如下的坐标图
（9）试回答

①加热时，该晶体开始发生化学变化的时刻是        (填“t₁”、“t₃”或“t₅”)。
②t₄～t₅时间段固体为（写化学式）     和MgO的混和物。
③t₂～t₃时间段固体的化学式为（用含x、y的化学式也算对）           。

Answer 1

(1) NH₄Cl  AC (2) 2NH₄Cl+ CaO = CaCl₂ + 2NH₃↑+ H₂O (3) 2(x+y)
(4)B   (5)CB   (6) 4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O ；过程分步给分（ 3分)
(7)A 关键词: HCl 挥发逸出  (8)22.9
(9) ① t₁  ②Mg(OH)₂   ③xMgCO₃·yMg(OH)₂或4MgCO₃·Mg(OH)₂

试题分析：【问题讨论】
（1）根据反应流程可知，在氯化镁溶液中加入氨气和二氧化碳后，反应生成碱式碳酸镁，再根据质量守恒定律中的元素守恒可知，反应的另一生成物应为氯化铵，即NH₄Cl；根据流程图中的滤液加氧化钙，能反应放出氨气可知，要检验其阳离子——铵根离子，可取少量该物质放入试管中，加入少量氧化钙，并在酒精灯火焰上微热，然后将其产生的气体通入紫色石蕊试液，若石蕊变蓝色，则能证明被检物中含有铵根离子。故选AC
（2）根据流程图，结合复分解反应的规律可知，氯化铵与氧化钙反应，生成了氯化钙、氨气和水，故流程中生成NH₃的化学方程式为2NH₄Cl+ CaO = CaCl₂ + 2NH₃↑+ H₂O。
（3）根据化学变化中的原子种类和个数不变分析，流程中“加热” 这一环节， 每生成l个分子xMgCO₃·yMg(OH)₂·zH₂O需消耗氨的分子数为2(x+y)。
（4）若碱式碳酸镁没洗涤干净，则最后的洗出液中会含有氯化铵，故可向其中滴加硝酸和硝酸银的混合液，则会出现不溶于酸的白色氯化银沉淀。故选B
【组成探究一】
（5）根据题意，结合图示可知，要通过实验测定碱式碳酸镁的组成，需测定反应生成的二氧化碳和水的质量，由于从澄清石灰水中出来的气体会携带水，会影响实验结果的测定，故要先吸收测定水的质量，因此装置连接从左到右依次为A→C→B→D。
（6）根据题意，碱式碳酸镁高温煅烧，生成氧化镁、水和二氧化碳，结合题意可知，碱式碳酸镁4.66g反应生成氧化镁2.00g，二氧化碳1.76g，则根据质量守恒定律可知，生成水的质量为4.66g-2.00g-1.76g=0.9g；由此可知，m（MgO）：m（CO₂）：m（H₂O）="2.00g:" 1.76g: 0.9g=100:88:45；可将xMgCO₃·yMg(OH)₂·zH₂O变形成(x+y)MgO·xCO₂·(y+z)H₂O，则有40(x+y)：44x：18(y+z)= 100:88:45，解得x:y:z=4:1:4，即碱式碳酸镁的化学式为4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O。
【组成探究二】
（7）由于盐酸具有挥发性，会挥发逸出氯化氢气体，故称量的溶液的质量会偏小，不如用硫酸。
（8）根据题意可知，碱式碳酸镁与酸反应能生成氯化镁和二氧化碳气体，根据质量守恒定律中的元素守恒，结合（6）可知，4.66g碱式碳酸镁与酸反应生成的二氧化碳的质量也应为1.76g，则溶液质量为4.66g +20g-1.76g=22.9g。
【组成探究三】
（9）①根据图示可知，加热时，该晶体在t₁前质量没有变化，即没有反应，t₁时质量开始减小，说明开始发生化学变化。
③根据题意，结合碱式碳酸镁的化学式4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O分析，4.66g碱式碳酸镁受热分解过程中，在t₁～t₂时间段，减少的质量最终为4.66g-3.94g=0.72g，恰好为其结晶水的质量，由此可知，在该时间段，碱式碳酸镁开始反应失去结晶水，而在t₂～t₃时间段质量不再减少，即说明此时结晶水已完全失去，故此时固体为4MgCO₃·Mg(OH)₂。
②在t₃～t₄时间段，减少的质量最终为3.94g-2.18g=1.76g，恰好为反应生成的二氧化碳的质量，由此可知，在该时间段，4MgCO₃·Mg(OH)₂开始反应并放出二氧化碳气体，至t₄～t₅时间段，剩余固体的质量又不再减少了，即说明此时MgCO₃已完全反应生成氧化镁和二氧化碳，故此时固体为Mg(OH)₂和MgO的混和物。₄⁺检验方法），Cl^-的检验方法，实验方案的设计与评价，实验探究物质的组成成分以及含量，书写化学方程式，质量守恒定律及其应用，有关化学式的计算
点评：对于探究型实验探究，要熟悉实验探究的环节和方法，精心设计实验方案，将所学过探究物质的性质或变化规律的技巧迁移至此，进行细心地探究实验和观察现象，再通过分析实验现象，推断、总结出该物质的性质或变化规律等。