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

（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

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

表1　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

（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1所示。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____（选填“缓缓”或“迅速”）通入空气，其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有____。D中碱石灰的作用为____。

（2）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

（3）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________

（4）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____。

（5）若获取MgCO3·3H2O的样品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O，则样中MgCO3·3H2O的纯度____（填“偏大”或“不变”或“偏小”）

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 缓缓 把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ca(OH)2溶液吸收 防止空气中的CO2进入C装置干扰实验 BC 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 偏大

【解析】

[制取MgCO33H2O]

（1）由反应的化学方程式可知，反应前后镁原子都是1个，碳原子都是1个，氧原子都是6个，氢原子都是6个，反应前氯原子和钠原子都是2个，都包含在未知物质中，因此未知物质是氯化钠。故填：NaCl。

（2）沉淀过程的pH随时间的变化如图2所示，弱碱性卤水的pH大于7，开始时pH逐渐减小，说明加入了二氧化碳，一会儿后pH升高，说明加入了氢氧化钠溶液，同时继续通入二氧化碳，使反应继续进行。故选：C。

（3）由表中数据可知，沉淀过程选择的温度为48.95℃，这是因为此温度下，Mg2+沉淀的速率较快，沉淀效率较高，且不会生成其它沉淀。故填：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。

[测定MgCO33H2O的纯度]

（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，还有把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ca(OH)2溶液吸收；D中碱石灰的作用为防止空气中的CO2进入C装置干扰实验。

（2）A、在加入硫酸之前，应排净装置内的CO2气体，这样能够防止空气中的二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙，影响实验结果，该选项能提高测定准确度；

B、快速滴加硫酸，可能会导致产生的二氧化碳气体不能被氢氧化钙溶液全部吸收，从而导致实验结果不准确，该选项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时能够吸收水蒸气，但是通过B装置后又会带进水蒸气，该选项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，能够增大二氧化碳和氢氧化钙的接触面积，利于二氧化碳气体的全部吸收，该选项能提高测定准确度。

故选BC。

（3）设MgCO33H2O的质量为x，

x=13.8g

MgCO33H2O的纯度为：；

（4）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）MgCO33H2O中镁元素、碳元素质量分数分别为：；

Mg5(OH)2(CO3)44H2O中镁元素、碳元素质量分数分别为：；

由计算可知，MgCO33H2O中的镁元素、碳元素质量分数都小于Mg5(OH)2(CO3)44H2O中的镁元素、碳元素质量分数，因此若获取MgCO33H2O的样品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)44H2O，样品中MgCO33H2O的纯度偏大。