Question

三硅酸镁为白色无味粉末，不溶于水和乙醇，易与无机酸反应．有关部门规定三硅酸镁样品中含水量不超过12.2%为优良级．某化学兴趣小组欲测定三硅酸镁的化学式（可用Mg_xSi₃O_y?mH₂O表示），实验步骤如下：
步骤一：取16.6g三硅酸镁样品，充分加热至不再分解，冷却、称量，得固体13.0g．
步骤二：另取16.6g三硅酸镁样品，向其中加入足量100mL 4mol/L的盐酸，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧，得固体9.0g．该固体为空间网状结构，且熔沸点很高．
（1）通过计算确定Mg_xSi₃O_y?mH₂O的化学式．
（2）该小组测定的三硅酸镁样品是否为优良级？
（3）写出该三硅酸镁样品与盐酸反应的化学方程式．

Answer 1

分析：（1）固体样品灼烧得到的固体是二氧化硅，样品加热分解，减少质量是水，根据元素守恒结合化合价规则确定化学式；
（2）根据样品中水的百分含量结合样品中含水量不超过12.2%为优良级这一标准来回答；
（3）三硅酸镁样品与盐酸反应生成氯化镁盐溶液，根据元素守恒书写方程式并配平．

解答：解：（1）16.6g三硅酸镁样品，充分加热至不再分解，冷却、称量，得固体13.0g，即含有水的质量是3，6g，物质的量是0.2mol，16.6g三硅酸镁样品，向其中加入足量100mL 4mol/L的盐酸，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧，得到的空间网状结构，且熔沸点很高的固体9.0g即为二氧化硅，物质的量为

9.0g

60g/mol

=0.15mol，设三硅酸镁物质的量是s，则根据元素守恒，得到关系式：
 Mg_xSi₃O_y?mH₂O～3SiO₂～mH₂O
 1              3      m 
s              0.15   0.2
解得s=0.05，m=4，Mg_xSi₃O_y?mH₂O的摩尔质量M=

16.6g

0.05mol

=332g/mol，即24x+28×3+16y+18×4=332，根据化合价代数和为零，则2x+4×3=2y，解得x=2，y=8，
Mg_xSi₃O_y?mH₂O的化学式Mg₂Si₃O₈?4H₂O．
答：Mg_xSi₃O_y?mH₂O的化学式为：Mg₂Si₃O₈?4H₂O； 
（2）16.6g三硅酸镁样品，充分加热至不再分解，冷却、称量，得固体13.0g，即含有水的质量是3.6g，物质的量是0.2mol，所以样品中含水量是

3.6g

16.6g

×100≈21.7%＞12.2%，故样品不是优级，答：该小组测定的三硅酸镁样品不是优良级；
（3）三硅酸镁样品与盐酸反应的化学方程式为：Mg₂Si₃O₈?4H₂O+4HCl=2MgCl₂+3H₂SiO₃↓+3H₂O，
答：三硅酸镁样品与盐酸反应的化学方程式为：Mg₂Si₃O₈?4H₂O+4HCl=2MgCl₂+3H₂SiO₃↓+3H₂O．

点评：本题是一道关于元素和化合物性质的应用以及分子式的确定题目，注意元素守恒在解题中的应用是关键，难度中等．