Question

【题目】碳酸镁水合物是制备镁产品的中间体。

（制取MgCO33H2O）工业上从弱碱性卤水（主要成分为MgCl2）中获取MgCO33H2O的方法如图：

（1）沉淀过程的化学方程式为：MgCl2+CO2+2NaOH+2H2O═MgCO33H2O↓+2___。

（2）沉淀过程的pH随时间的变化如图所示，沉淀过程的操作为____（填标号）。

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所示，不同温度下所得到沉淀产物如下表所示。

温度（℃）	产物
46.95	MgCO33H2O
47.95	MgCO33H2O
48.95	MgCO33H2O
49.95	Mg5(OH)2(CO3)44H2O

则沉淀过程选择的温度为____℃，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。

（测定MgCO33H2O的纯度）

（查阅资料）

1.碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物。

2.MgCO33H2O+H2SO4=MgSO4+CO2↑+4H2O。

3.Mg5(OH)2(CO3)44H2O也可以表示为Mg(OH)24MgCO34H2O，其相对分子质量为466，能与硫酸反应生成CO2。

4.Ba(OH)2能溶于水

（实验步骤）

利用如下图所示装置（图中夹持仪器略去）进行实验，以确定MgCO33H2O的纯度。

依据实验过程回答下列问题：

（1）A中NaOH溶液的作用是________。

（2）C装置中反应生成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）小明认为应将C装置中澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液，理由一：___，使CO2被吸收的更完全；理由二： BaCO3的相对分子质量比CaCO3大，等质量的MgCO33H2O生成的BaCO3质量大于CaCO3质量，实验时相对误差小。

（5）实验中准确称取15.0g样品三份，进行三次测定，测得生成CaCO3沉淀的平均质量为10.0g。请计算样品中MgCO33H2O的纯度（写出计算过程）____。

（6）若获取MgCO33H2O的样品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)44H2O，则样品中MgCO33H2O的纯度____（填“偏大”“不变”或“偏小”）。

Answer 1

【答案】NaCl c 48.95 吸收空气中的二氧化碳气体，防止干扰定量实验 CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O 防止空气中的水和二氧化碳气体进入装置C，干扰实验 bc 氢氧化钡的溶解度明显大于氢氧化钙 92% 偏大

【解析】

1）该反应符合质量守恒定律，反应物比生成物多2个钠原子和2个氯原子，则沉淀过程的化学方程式为MgCl2+CO2+2NaOH+2H2O═MgCO33H2O↓+2NaCl。

（2）沉淀过程的pH随时间的变化为：溶液先有弱碱性变为酸性，再有酸性变为碱性，沉淀过程的操作为：向卤水中通入CO2至饱和，二氧化碳与酸生成碳酸，使混合溶液变为酸性，然后滴加NaOH溶液（具有强碱性），使混合溶液变为碱性，同时继续通入CO2，溶液的pH值基本不变；

故选：c；

（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。大于48.95℃时，会产生Mg5(OH)2(CO3)44H2O；小于48.95℃时，溶液中含有大量的镁离子，生成MgCO33H2O较少；

依据实验过程回答下列问题：

（1）A中NaOH溶液的作用是：吸收空气中的二氧化碳气体，防止干扰定量实验；

（2）C装置中二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水的化学方程式为CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O；D中碱石灰的作用为：防止空气中的水和二氧化碳气体进入装置C，干扰实验；

（3）下列各项措施中，不能提高测定准确度的是：

a 在加入硫酸之前，应排净装置内的CO2气体，减少空气中二氧化碳对实验的影响；能提高测定准确度；

b 为了缩短实验时间，快速滴加硫酸，会导致二氧化碳气体产生过快，导致反应不充分；不能提高测定准确度；

c 在A～B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置物作用，因为B装置中有大量的水，且C装置不吸收水；不能提高测定准确度；

d 在C装置左侧导管末端增添多孔球泡，可以观察产生二氧化碳的速率，从而指导控制装置B，是产生的二氧化碳气体能充分与氢氧化钙溶液反应，能提高测定准确度；

故选：bc；

（4）小明认为应将C装置中澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液，理由一：氢氧化钡的溶解度明显大于氢氧化钙，使CO2被吸收的更完全；理由二： BaCO3的相对分子质量比CaCO3大，等质量的MgCO33H2O生成的BaCO3质量大于CaCO3质量，实验时相对误差小。

（5）解：设参加反应二氧化碳的质量为x。

x=4.4g

设：品中MgCO33H2O的质量为y。

y=13.8g

品中MgCO33H2O的纯度=；

（6）若获取MgCO33H2O的样品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)44H2O，则样品中MgCO33H2O的纯度偏大。因为MgCO33H2O中镁元素质量分数=；而碳元素的质量分数；

；Mg5(OH)2(CO3)44H2O中镁元素的质量分数=，而碳元素的质量分数；所以等质量的Mg5(OH)2(CO3)44H2O比MgCO33H2O产生碳酸钙沉淀多，所以计算的纯度偏大。