题目内容

（2011?闵行区二模）天然水由于长期与土壤、岩石等接触，会溶有一定量的Ca2+、Mg2+、HCO3-等，这样的水在加热过程中很容易形成水垢．水垢可以看作由多种物质如：CaCO3、MgCO3、Mg（OH）2等中的若干种物质组成的混合物，某学习小组为研究含有Ca2+、Mg2+、HCO3-的自来水所形成水垢的化学组成，取干燥的水垢6.32g，加热使其失去结晶水后，得到5.78g剩余固体A；高温灼烧A至恒重，残余固体为CaO和MgO，放出的气体用足量Ba（OH）2溶液吸收，得到11.82g沉淀．
（1）通过计算确定A中的碳酸盐是
c
c
（填答案编号）．
a．只有CaCO3     b．只有MgCO3     c．既有CaCO3又有MgCO3
写出计算过程：
n（CO2）=n（BaCO3）=
11.82g
197g/mol
=0.06mol，假设二氧化碳全部来自碳酸钙，则m（CaCO3）=0.06mol×100g/mol=6g＞5.78g，假设二氧化碳全部来自碳酸镁，则m（MgCO3）=0.06mol×84g/mol=5.04g＜5.78g，故A既含有CaCO3，又含有MgCO3
n（CO2）=n（BaCO3）=
11.82g
197g/mol
=0.06mol，假设二氧化碳全部来自碳酸钙，则m（CaCO3）=0.06mol×100g/mol=6g＞5.78g，假设二氧化碳全部来自碳酸镁，则m（MgCO3）=0.06mol×84g/mol=5.04g＜5.78g，故A既含有CaCO3，又含有MgCO3

（2）5.78g剩余固体A灼烧至恒重时产生的气体完全被碱石灰吸收，碱石灰增重2.82g，通过计算确定A中各成分的物质的量．若用a CaCO3?b MgCO3?x Mg（OH）2?y H2O表示原水垢（若a、b、x、y中有为0的，则该项略去，a、b、x、y用最简整数比），通过计算确定原水垢的化学式．
（3）该学习小组用该水垢模拟石灰窑反应，取该水垢与碳粉混合，通入一定量空气（假定不考虑其它气体，N2与O2体积比为：4：1），在密闭容器中，用喷灯加热至1000℃左右充分反应后，冷却到室温，测得最后所得气体中各种成分的体积含量如下：
O2：0.3%；CO：0.4%；CO2：42.5%；其余为N2．[已知：Mg（OH）2分解温度为270℃左右，MgCO3分解温度为400℃左右，CaCO3分解温度900℃左右]．
求该小组所取水垢和碳粉的质量比（结果保留2位小数）．
分析：（1）放出的气体用足量Ba（OH）2溶液吸收，得到11.82g沉淀为碳酸钡，根据n=
m
M
计算碳酸钡的物质的量，由碳元素守恒可知n（CO2）=n（BaCO3），假定碳酸盐只含有碳酸钙或碳酸镁，根据m=nM计算其质量，据此确定含有的碳酸盐；
（2）5.78g剩余固体A灼烧生成二氧化碳的物质的量为n（CO2）=
11.82g
197g/mol
=0.06 mol，质量为0.06mol×44g/mol=2.64g，碱石灰增重2.82g，故生成水的质量为2.82g-2.64g=0.18g，固体A中含有氢氧化镁，根据H元素守恒有n[Mg（OH）2]=n（H2O），进而计算m[Mg（OH）2]，固体A中n（CaCO3）+n（MgCO3）=0.06mol，再结合碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁三者质量之和为5.78g，计算固体A中碳酸钙、碳酸镁的物质的量．水垢中含有的结晶水为6.32g-5.78g=0.54g，计算结晶水的物质的量，据此计算a：b：x：y的值，确定水垢的化学式；
（3）假设C粉为xmol，CaCO3?5MgCO3?Mg（OH）2?3H2O为ymol，最后的混合气体为100mol，计算氮气的物质的量，进而计算通入的氧气的物质的量，高温后得到ymolCaO、6ymolMgO、4ymolH2O和混合气体，根据C原子守恒有x+6y=42.5+0.4，根据氧原子守恒有23y+2n（O2）通入=0.3×2+0.4+42.5×2+n（H2O）+n（CaO）+n（MgO），据此计算解答．
解答：解：（1）n（CO2）=n（BaCO3）=
11.82g
197g/mol
=0.06 mol，假设二氧化碳全部来自碳酸钙，则m（CaCO3）=0.06mol×100g/mol=6g＞5.78g，假设二氧化碳全部来自碳酸镁，则m（MgCO3）=0.06mol×84g/mol=5.04g＜5.78g，
故A既含有CaCO3，又含有MgCO3，
故答案为：c；n（CO2）=n（BaCO3）=
11.82g
197g/mol
=0.06 mol，假设二氧化碳全部来自碳酸钙，则m（CaCO3）=0.06mol×100g/mol=6g＞5.78g，假设二氧化碳全部来自碳酸镁，则m（MgCO3）=0.06mol×84g/mol=5.04g＜5.78g，故A既含有CaCO3，又含有MgCO3；
（2）5.78g剩余固体A灼烧生成二氧化碳的质量为0.06mol×44g/mol=2.64g，碱石灰增重2.82g，故生成水的质量为2.82g-2.64g=0.18g，固体A中含有氢氧化镁，由H元素守恒则：n[Mg（OH）2]=n（H2O）=
0.18g
18g/mol
=0.01mol，故m[Mg（OH）2]=0.01mol×58g/mol=0.58g，
n（CaCO3）+n（MgCO3）=0.06mol，n（CaCO3）×100g/mol+n（MgCO3）×84g/mol+0.58g=5.78g，解得：n（MgCO3）=0.05mol，n（CaCO3）=0.01mol，
水垢中含有的结晶水为6.32g-5.78g=0.54g，水垢中结晶水的物质的量为
0.54g
18g/mol
=0.03mol，
故a：b：x：y=0.01mol：0.05mol：0.01mol：0.03mol=1：5：1：3，故水垢化学式为CaCO3?5MgCO3?Mg（OH）2?3H2O，
答：水垢化学式为CaCO3?5MgCO3?Mg（OH）2?3H2O；
（3）假设C粉为xmol，CaCO3?5MgCO3?Mg（OH）2?3H2O为ymol，最后的混合气体为100mol，
氮气的物质的量为100mol×（1-0.3%-0.4%-42.5%）=56.8mol，通入的氧气的物质的量为
56.8mol
4
=14.2mol，
高温后得到ymolCaO、6ymolMgO、4ymolH2O和混合气体，
根据C原子守恒有x+6y=42.5+0.4，
根据氧原子守恒有23y+2×11.2=0.3×2+0.4+42.5×2+4y+y+6y，
联立方程，解得x=14.1，y=4.8
故该小组所取水垢和碳粉的质量比为
4.8mol×632g/mol
14.1mol×12g/mol
=17.93，
答：该小组所取水垢和碳粉的质量比为17.93．
点评：本题考查混合物的有关计算，难度较大，确定含有氢氧化镁是解题关键，注意极限假设法、原子守恒的运用，题目数据多、过程繁琐、计算量较大，为易错题．
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2Al+OH-+NO2-+2H2O=2AlO2-+NH3?H2O
．
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250mL容量瓶、胶头滴管
250mL容量瓶、胶头滴管
．
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增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等
增加浸取时间、不断搅拌混合物、滤渣多次浸取等
（答2点）．
③加入H2O2的作用是
将Fe2+氧化成Fe3+，将Cr3+转变成较高价态的铬，以便于与杂质离子分离
将Fe2+氧化成Fe3+，将Cr3+转变成较高价态的铬，以便于与杂质离子分离
．
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Ca2+、Mg2+
Ca2+、Mg2+
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