Question

【题目】碳酸镁水合物是制备镁产品的中间体。

【制取MgCO3·3H2O】工业上从弱碱性卤水(主要成分为MgCl2)中获取MgCO3·3H2O的方法如下：

图1 获取MgCO3·3H2O的工艺流程

图2　沉淀过程的pH变化 图3　不同温度下溶液中镁离子含量随时间的变化

(1)沉淀过程的化学方程式为：

MgCl2+CO2+2NaOH+2H2OMgCO3·3H2O↓+2_________。

(2)沉淀过程的pH随时间的变化如图2所示，沉淀过程的操作为_______(填字母)。

a. 向卤水中滴加NaOH溶液，同时通入CO2

b. 向NaOH溶液中滴加卤水，同时通入CO2

c. 向卤水中通入CO2至饱和，然后滴加NaOH溶液，同时继续通入CO2

d. 向NaOH溶液中通入CO2至饱和，然后滴加卤水，同时继续通入CO2

(3)沉淀过程的溶液中镁离子含量随时间的变化如图3所示，不同温度下所得到沉淀产物如表所示。

不同反应温度下的水合碳酸镁

温度（℃）	产物
46.95	MgCO3·3H2O
47.95	MgCO3·3H2O
48.95	MgCO3·3H2O
49.95	Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O

则沉淀过程选择的温度为_________，理由是_________。

【测定MgCO3·3H2O的纯度】

利用下图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验，以确定MgCO3·3H2O的纯度。

依据实验过程回答下列问题：

（1）实验过程中需持续缓缓通入空气，其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有_________。

（2）C中反应生成CaCO3的化学方程式为___________；D中碱石灰的作用为___________。

（3）下列各项措施中，不能提高测定准确度的是___________（填标号）。

a．在加入硫酸之前，应排净装置内的CO2气体

b．为了缩短实验时间，快速滴加硫酸

c．在A～B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置

d．在C装置左侧导管末端增添多孔球泡

（4）实验中准确称取15.0 g样品三份，进行三次测定，测得中生成CaCO3沉淀的平均质量为10.0 g。请计算样品中MgCO3·3H2O的纯度（写出计算过程）。 ______________________

（5）小明认为应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液，其理由除了Ba(OH)2溶解度大，浓度大，使CO2被吸收的更完全外，还有___________。

（6）若获取MgCO3·3H2O的样品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O，则产品中镁元素的质量分数_______（填“偏大”“不变”或“偏小”，下同），样品中MgCO3·3H2O的纯度_______。

Answer 1

【答案】 NaCl c 48.95℃ 此温度下，Mg2+沉淀的速率较快，沉淀效率较高，且不会生成其它沉淀 把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ca(OH)2溶液吸收 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O 防止空气中的CO2进入C干扰实验 bc 92.0% 因BaCO3的相对分子质量比CaCO3大，等质量的MgCO3·3H2O生成的BaCO3质量远大于CaCO3，实验时相对误差小 偏大 偏大

【解析】 (1). 据质量守恒定律反应前后原子的种类、个数不变，可得方程式为MgCl2+CO2+2NaOH+2H2OMgCO3·3H2O↓+2NaCl (2). 由图可知，沉淀过程的pH随时间的变化是先变小至小于7，后变大至大于7，所以操作是向卤水中通入CO2至饱和，由于生成碳酸，溶液显酸性，pH小于7，然后滴加NaOH溶液，同时继续通入CO2，生成碳酸钠，溶液呈碱性。

(3). 沉淀过程选择的温度为48.95℃ ，理由是 此温度下，Mg2+沉淀的速率较快，沉淀效率较高，且不会生成其它沉淀 (5). 实验过程中需持续缓缓通入空气，其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ca(OH)2溶液吸收 ，否则装置内剩余二氧化碳不被吸收，导致测定结果偏小， (6). 石灰水的溶质氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，反应方程式为：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O (7). D中碱石灰的作用为防止空气中的CO2进入C干扰实验，使测定结果偏大。 (8). 快速滴加硫酸，使生成二氧化碳的速率太快，不能被充分吸收；在A～B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置不能提高测定的准确性，因为氢氧化钙不吸收水。 (9). MgCO3·3H2O+ H2SO4= MgSO4+ CO2↑+4H2O；CO2 + Ca(OH)2 == CaCO3↓+ H2O；可得关系式为MgCO3·3H2O~ CO2~ CaCO3↓，设样品中MgCO3·3H2O的质量为x, MgCO3·3H2O~ CaCO3↓，

138 100

x 10.0g

138/x=100/10.0g x=13.8g 样品中MgCO3·3H2O的纯度 13.8g÷15g×100%=92.0% (10). 因BaCO3的相对分子质量比CaCO3大，等质量的MgCO3·3H2O生成的BaCO3质量远大于CaCO3，实验时相对误差小 (11). ,若获取MgCO3·3H2O的样品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O，则产品中镁元素的质量分数偏大，因为MgCO3·3H2O中镁元素的质量分数=24÷138×100%；Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O镁元素的质量分数=（24×5）÷458×100%；同质量的Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O比MgCO3·3H2O生成的碳酸钙沉淀多，，所以计算的纯度偏大.