Question

【题目】碳酸镁水合物是制备镁产品的中间体。

Ⅰ.（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：

（1）沉淀过程得到了MgCO33H2O晶体和氯化钠的混合物，写出沉淀过程发生的化学反应方程式：________________________________________________。

（2）过滤需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和______，证明MgCO33H2O沉淀已洗涤干净的方法是，取最后一次洗涤液，_____________________________，说明已洗净。

（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。

Ⅱ.（测定MgCO33H2O的纯度）

（查阅资料）

a.碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物。

b．MgCO33H2O+H2SO4=MgSO4+CO2↑+4H2O。

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

（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）实验结束后需持续缓缓通入空气，其作用为______________________________。

（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，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B～C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

e将C装置中澄清石灰水换成Ba（OH）2溶液

（4）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）。______

（5）若获取MgCO33H2O的样品中含有少量Mg5（OH）2（O3）44H2O，则样品中MgCO33H2O的纯度___（填“偏大”“不变”或“偏小”）。

Answer 1

【答案】MgCl2+CO2+2NaOH+2H2O═MgCO33H2O↓+2NaCl 漏斗 加入硝酸银溶液，无沉淀产生 48.95℃ 使装置内残留的二氧化碳全部被C吸收 Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O 防止空气中的二氧化碳和水进入C装置 a d e 92% 偏大

【解析】

根据给出的转化关系对应的过程分析每个对应的问题，或者直接分析每个问题，从给出的信息中找对应的信息。

（1）沉淀过程得到了MgCO33H2O晶体和氯化钠的混合物，反应物为氯化镁、二氧化碳以及氢氧化钠，结合质量守恒定律判断反应物有水，对应的化学反应方程式：MgCl2+CO2+2NaOH+2H2O═MgCO33H2O↓+2NaCl；

（2）过滤需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 漏斗，证明MgCO33H2O沉淀已洗涤干净即表面没有附着的氯化钠，也就是检验氯离子，检验氯离子用硝酸银，具体的方法是，取最后一次洗涤液，加入硝酸银溶液，无沉淀产生，说明已洗净；

（3）根据给出的图和数据可知，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；

[测定MgCO33H2O的纯度]（1）实验结束后需持续缓缓通入空气，其作用为 使装置内残留的二氧化碳全部被C吸收，这样测量结果更准确；

（2）C装置中是二氧化碳和氢氧化钙反应生成水和CaCO3，对应的化学方程式为 Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O；D中碱石灰的作用为 防止空气中的二氧化碳和水进入C装置；

（3）a、在加入硫酸之前，应排净装置内的CO2气体，避免本身存在的二氧化碳的造成的干扰，故正确；

b、为了缩短实验时间，快速滴加硫酸，导致二氧化碳可能来不及和氢氧化钙反应而逸出，故错误；

c、在B～C之间增添盛有浓硫酸的洗气装置，排除了水，但是由于实验关注的是沉淀的质量，而 水的存在不影响碳酸钙的质量，所以没有必要，故错误；

d、在C装置左侧导管末端增添多孔球泡，利于二氧化碳与氢氧化钙的反应，提高了吸收效果，故正确；

e、将C装置中澄清石灰水换成Ba（OH）2溶液，这样测量误差会更小，利于提高测量的准确度，故正确；

（4）设样品中MgCO33H2O的纯度为 x，

由MgCO33H2O+H2SO4=MgSO4+CO2↑+4H2O和Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O可得关系式为：

x=92%；

（5）若获取MgCO33H2O的样品中含有少量Mg5（OH）2（CO3）44H2O，其含碳量为 ×100%≈10.3%，而MgCO33H2O含碳量为×100%≈8.7%，杂质的含碳量高于MgCO33H2O，所以根据实验原理会导致样品中MgCO33H2O的纯度偏大。