Question

17．无水氯化镁是制备某种催化剂的中间体．某研究性学习小组设计实验方案进行制取无水氯化镁等实验．请填写下列空白．
[实验一]利用如图实验装置（夹持和加热装置省略），在HCl气流中小心加热MgCl₂•6H₂O晶体制取无水氯化镁（无水氯化镁易吸水）．烧瓶中发生的反应为：NaCl+H₂SO₄（浓）═NaHSO₄+HCl↑

（1）试剂X是浓硫酸．
（2）该实验装置存在一个缺陷是没有尾气处理装置．
[实验二]通过下列步骤，测定实验一所得产物中氯元素含量以确定产物是否含有结晶水：
①称取m₁g样品置于烧杯中，充分溶解；②加入足量硝酸银溶液，充分反应后，过滤；③洗涤沉淀，干燥至恒重，称得沉淀质量为m₂g．
（3）若步骤③的操作中未洗涤沉淀，将导致测得的氯元素含量偏高（填“偏高”或“偏低”）
（4）若测得m₁=10.40，m₂=28.70，则所得产品MgCl₂•nH₂O中n的值为$\frac{1}{2}$．
[实验三]一定条件下，氯化镁与四氯化钛的混合物可作烯烃聚合反应的催化剂．为了探究温度、氯化镁固体的含水量以及粉碎方式对该催化剂催化效果的影响，设计如表对比实验：

实验序号	氯化镁固体中氯元素含量/%	温度/℃	粉碎方式	催化效果/g•g-1
1	70.97	20	滚动球磨	3.9×104
2	74.45	20	滚动球磨	5.0×104
3	74.45	20	振动球磨	5.9×104
4	ω	100	振动球磨	6.5×104

注：催化效果用单位时间内每克催化剂得到产品的质量来表示
（5）表中ω=74.45．
（6）从实验1、2可以得出的结论是氯化镁固体含水量越高，催化剂催化效果越差．
（7）设计实验2、3的目的是探究粉碎方式对催化剂催化效果的影响．

Answer 1

分析 [实验一]烧瓶中发生的反应为：NaCl+H₂SO₄（浓）═NaHSO₄+HCl↑，制得的氯化氢气体中含有水蒸气，氯化镁中的镁离子易水解，需用浓硫酸干燥氯化氢，所以X为浓硫酸，镁离子易水解生成氢氧化镁和氢离子，发生Mg²⁺+2H₂O?Mg（OH）₂+2H⁺，在HCl气流中小心加热MgCl₂•6H₂O晶体，使C（H⁺）增大，抑制Mg²⁺的水解成Mg（OH）₂，且带走MgCl₂•6H₂O受热产生的水汽，确保生成MgCl₂，最后盛有浓硫酸的洗气瓶防止空气中的水蒸气进入MgCl₂•6H₂O晶体分解装置，氯化氢有毒，缺少尾气处理装置．
（1）用浓硫酸干燥氯化氢；（2）氯化氢有毒，缺少尾气处理装置；
[实验二]根据2n（AgCl）=n（MgCl₂）以确定产物是否含有结晶水，步骤③的操作中未洗涤沉淀，杂质误计入氯化银沉淀，将导致测得的氯元素含量偏高，根据氯元素
守恒计算n的值；
（3）若步骤③的操作中未洗涤沉淀，杂质误计入氯化银沉淀；
（4）m₁=10.40样品质量，m₂=28.70AgCl质量，根据2n（AgCl）=n（MgCl₂）计算n的值；
[实验三]探究温度、氯化镁固体的含水量以及粉碎方式对该催化剂催化效果的影响，设计实验时，需做对比实验，对比实验时只能改变一个条件．
（1）做对比实验时只能改变一个条件；（2）根据实验1、2中催化效果数据分析；（3）根据实验2、3中改变的条件分析．

解答 解：[实验一]（1）烧瓶中发生的反应为：NaCl+H₂SO₄（浓）═NaHSO₄+HCl↑，制得的氯化氢气体中含有水蒸气，氯化镁中的镁离子易水解，需用浓硫酸干燥氯化氢，所以X为浓硫酸，
故答案为：浓硫酸；
（2）镁离子易水解生成氢氧化镁和氢离子，发生Mg²⁺+2H₂O?Mg（OH）₂+2H⁺，在HCl气流中小心加热MgCl₂•6H₂O晶体，使C（H⁺）增大，抑制Mg²⁺的水解成Mg（OH）₂，且带走MgCl₂•6H₂O受热产生的水汽，确保生成MgCl₂，氯化氢有毒，缺少尾气处理装置，
故答案为：没有尾气处理装置；
[实验二]（3）若步骤③的操作中未洗涤沉淀，杂质误计入氯化银沉淀，将导致测得的氯元素含量偏高，
故答案为：偏高； 
（4）m₁=10.40样品质量，m₂=28.70AgCl质量，n（AgCl）=$\frac{m}{M}$=$\frac{28.70g}{143.5g/mol}$=0.2mol，2n（AgCl）=n（MgCl₂），n（MgCl₂）=0.1mol，m（MgCl₂）=9.5g，则n（H₂O）=$\frac{10.40g-9.5g}{18g/mol}$=0.05mol，n（MgCl₂）=0.1mol，则n（MgCl₂）：n（H₂O）=1：$\frac{1}{2}$，即n=$\frac{1}{2}$，
故答案为：$\frac{1}{2}$；
[实验三]（5）做对比实验时只能改变一个条件，由表中数据可知，实验4中温度为100℃，所以与实验3比较其它条件不变，则ω=74.45，
故答案为：74.45；
（6）实验1中氯元素含量低，则水的含量高，对应的催化效果差，所以氯化镁固体含水量越高，催化剂催化效果越差，
故答案为：氯化镁固体含水量越高，催化剂催化效果越差；
（7）实验2、3中改变的条件中只有粉碎方式不同，其它都相同，所以实验2、3的目的是探究粉碎方式对催化剂催化效果的影响，
故答案为：探究粉碎方式对催化剂催化效果的影响．

点评 本题考查了实验设计，是高考中的常见题型，试题综合性较强，侧重于考查学生对所学知识的应用能力，及学生的实验探究能力，题目难度中等．