题目内容

16．碱式碳酸镁不溶于水，用途广泛，主要用作橡胶制品的填充剂，能增强橡胶的耐磨性和强度．也可用作油漆和涂料的添加剂，也可用于牙膏、医药和化妆品等工业．以水氯镁石（主要成分为MgCl2•6H2O）为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：

（1）预氨化过程中有Mg（OH）2沉淀生成，已知常温下Ksp（Mg（OH）2）=1.8×10-11，表示Mg（OH）2沉淀溶解平衡的方程式为Mg（OH）2（s）?Mg2+（aq）+2OH-（aq），Mg（OH）2达到沉淀达到沉淀溶解平衡时溶液的pH10.5（已知：lg36≈1.5）．
（2）已知：常温下Ka1（H2CO3）=4.4×10-7，Ka2（H2CO3）=4.7×10-11，Kb（NH3•H2O）=1.8×10-5，则NH4HCO3溶液显碱 性，c（NH$\stackrel{+}{4}$）大于 c（HCO$\overline{3}$）（选填“大于”、“小于”、“等于”），该溶液物料守恒表达式为c（NH4+）+c（NH3•H2O）=c（CO32-）+c（HCO3-）+c（H2CO3）．
（3）上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为NH4Cl．
（4）高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO．取碱式碳酸镁晶体4.84g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00g和标准状况下CO2 0.896L，则碱式碳酸镁的化学式为Mg（OH）2•4MgCO3•4H2O（或Mg5（OH）2（CO3）4•4H2O），写出氯化镁、氨、碳酸氢铵热水解生成碱式碳酸镁的离子方程式5Mg2++4HCO3-+6NH3+6H2O=Mg（OH）2•4MgCO3•4H2O↓+6NH4+．

分析 水氯镁石（主要成分为MgCl2•6H2O）为原料生产碱式碳酸镁的主要流程：加水溶解，通入氨气，氨气极易溶于水，得到碱性的氨水，再加入碳酸氢铵，再进行热水解可以将镁离子沉淀下来，形成碱式碳酸镁沉淀，过滤即可得到目标化合物，
（1）Mg（OH）2沉淀溶解生成镁离子和氢氧根离子，根据Ksp=[Mg2+][OH-]2计算氢氧根的浓度，进而确定溶液的pH值；
（2）Ka1（H2CO3＜Kb（NH3•H2O），所以铵根离子的水解程度小于碳酸氢根离子，根据氮元素和碳元素守恒可写出物料守恒式；
（3）根据流程判断所得滤液的成分中含有的离子，确定滤液中的物质来回答；
（4）碳酸镁可以写成氧化物的表示形式，即xMgO•yCO2•zH2O，然后根据题意确定各个氧化物的量，进而确定分子式，根据元素守恒和电荷守恒书写离子方程式；

解答 解：水氯镁石（主要成分为MgCl2•6H2O）为原料生产碱式碳酸镁的主要流程：加水溶解，通入氨气，氨气极易溶于水，得到碱性的氨水，再加入碳酸氢铵，再进行热水解可以将镁离子沉淀下来，形成碱式碳酸镁沉淀，过滤即可得到目标化合物，
（1）Mg（OH）2沉淀溶解生成镁离子和氢氧根离子，溶解的离子方程式为Mg（OH）2（s）?Mg2+（aq）+2OH-（aq），根据Ksp=[Mg2+][OH-]2可知，[OH-]=$\root{3}{2K{\;}_{sp}}$=$\root{3}{2×1.8×10{\;}^{-11}}$=$\root{3}{36}$×10-4mol•L-1，[H+]=$\frac{1}{\root{3}{36}}$×10-10mol•L-1，所以溶液的pH=10+$\frac{1}{3}$lg36=10.5，
故答案为：Mg（OH）2（s）?Mg2+（aq）+2OH-（aq）；10.5；
（2）Ka1（H2CO3＜Kb（NH3•H2O），所以铵根离子的水解程度小于碳酸氢根离子，所以溶液中c（NH4+）＞c（HCO3-），溶液呈碱性，根据氮元素和碳元素守恒可知物料守恒式为c（NH4+）+c（NH3•H2O）=c（CO32-）+c（HCO3-）+c（H2CO3），
故答案为：碱；大于；c（NH4+）+c（NH3•H2O）=c（CO32-）+c（HCO3-）+c（H2CO3）；
（3）根据流程判断所得滤液的成分中含有的离子有氯离子和铵根离子，故所得的滤液中含NH4Cl，
故答案为：NH4Cl；
（4）碳酸镁可以写成氧化物的表示形式，即xMgO•yH2O•zCO2，根据题意：碱式碳酸镁4.84g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00g和标准状况下CO20.896L，即n（CO2）=0.896L/22.4L•mol-1=4.00×10-2 mol，n（MgO）=2.00g/40g•mo l-1=5.00×10-2 mol，n（H2O）=$\frac{4.84g-4.00×10{\;}^{-2}mol×44g/mol-2.00g}{18g/mol}$=5.00×10-2 mol，n（MgO）：n（CO2）：n（H2O）=5.00×10-2：4.00×10-2：5.00×10-2=5：4：5，即x：y：z=5：4：5，所以碱式碳酸镁的化学式为：Mg（OH）2•4 MgCO3•4H2O（或Mg5（OH）2（CO3）4•4H2O），用氯化镁、氨、碳酸氢铵热水解生成碱式碳酸镁的离子方程式为5Mg2++4HCO3-+6NH3+6H2O=Mg（OH）2•4MgCO3•5H2O↓+6NH4+，
故答案为：Mg（OH）2•4 MgCO3•4H2O（或Mg5（OH）2（CO3）4•4H2O）；5Mg2++4HCO3-+6NH3+6H2O=Mg（OH）2•4MgCO3•4H2O↓+6NH4+．

点评 本题考查镁的化合物的性质以及制备实验方案的设计，题目难度中等，本题注意（4）从质量守恒的角度分析，进行化学式的计算，为易错点．

练习册系列答案
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已知以下信息：
①$\stackrel{KMnO_{2}H+}{→}$
②R1CHO+2RCH2CHO$→_{△}^{NaOH}$（-R1、-R2表示氢原子或烃基）
（1）A的结构简式，D→E的反应类型加成（或还原）反应．
（2）DBP的分子式为C16H22O4，D的结构简式是CH3CH=CHCHO．
（3）由B和E以物质的量比1：2合成DBP的化学方程式：．
（4）写出同时符合下列条件的B的所有同分异构体结构简式．
①能和NaHCO3溶液反应生成CO2       ③能使FeC13溶液发生显色反应
②能发生银镜反应                  ④苯环上含碳基团处于对位．
7．用如图装置不能达到有关实验目的是（　　） 
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4．北京时间8月12日晚23时30分左右，天津滨海新区开发区发生剧烈爆炸，共有两次爆炸，间隔约30秒，第二次爆炸威力更高，相当于21吨TNT或者46枚战斧式巡航导弹．涉事的天津瑞海国际物流有限公司官网显示，该公司仓储业务的商品类别有：压缩气体和液化气体（氩气、压缩天然气等）；易燃液体（甲乙酮、乙酸乙酯等）；易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品（金属钠、金属镁，硫磺、硝化纤维素、电石、硅钙合金等）；氧化剂和有机过氧化物（硝酸钾、硝酸钠等）；毒害品（氰化钠、甲苯二异氰酸酯等）；腐蚀品、杂类（甲酸、磷酸、甲基磺酸、烧碱、硫化碱等）等多个种类．
已知：氰化氢（HCN）标准状态下为液体．氰化氢易在空气中均匀弥散，在空气中可燃烧．氰化氢在空气中的含量达到5.6%～12.8%时，具有爆炸性．氢氰酸属于剧毒类．氢氰酸（HCN）、碳酸在室温下的电离常数分别为，HCN，Ka=6.2×10-10mol•L-1；
H2CO3，Ka1=4.4×10-7mol•L-1，Ka2=4.7×10-11mol•L-1
请用化学方程式回答下列各题：
（1）乙酸乙酯，易燃，室温下，44g乙酸乙酯完全燃烧放出 1122.1kJ热量，请写出乙酸乙酯燃烧热 的热化学反应方程式：CH3COOCH2CH3（l）+5O2（g）=4CO2（g）+4H2O（l），△H=-2244.2kJ/mol．
（2）助燃剂硝酸钠，遇可燃物着火时，能分解产生一种气体助长火势，请用化学方程式表示原因：2NaNO3=2NaNO2+O2↑．
（3）易燃固体金属钠，禁止用水枪喷水灭火，请用化学方程式表示原因：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑．
（4）在氰化钠发生火灾时，禁止用泡沫灭火剂灭火，否则有易爆性物质生成，请用化学方程式表示原因：NaCN+CO2+H2O=HCN+NaHCO3．
（5）大量次氯酸钠用于“破氰”（氰化钠）反应，生成无害物质，请写出该反应的化学方程式：5NaClO+2NaCN=5NaCl+CO2↑+N2↑+Na2CO3．
11．已知下列三个反应可以进行：2W-+X2=2X-+W2；2Y-+W2=2W-+Y2；2X-+Z2=2Z-+X2．下列结论正确的是（　　）
A．还原性：X-＞Y-
B．在X-、Y-、Z-、W- 中 Z- 的还原性最强
C．氧化性：Z2＞W2
D．反应2Z-+Y2=2Y-+Z2可以发生
1．利用如图装置，完成很多电化学实验．下列有关此装置的叙述中，正确的是（　　）
A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阴极的阳极保护法
B．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜电极移动
C．若X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀，溶液中的阴离子向铁电极移动
D．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，铁棒质量将增加，溶液中铜离子浓度将减小
8．实验室用Na2CO3•10H2O晶体配制50g 质量分数为21.2%的Na2CO3溶液．回答下列问题：
（1）应用托盘天平称取Na2CO3•10H2O晶体28.6 g．
（2）用托盘天平和小烧杯称出碳酸钠晶体的质量，天平平衡后的状态如图．由图中可以看出，该同学在操作时犯了一个错误砝码和物品位置颠倒，实际称量的碳酸钠晶体质量为21.4g．
5．V、W、X、Y、Z是由四种短周期元素中的两种或三种组成的5种化合物，其中W、X、Z均由两种元素组成，X是导致温室效应的主要气体，Z是天然气的主要成分，Y、W都既能与酸反应，又能与强碱溶液反应．上述5种化合物涉及的四种元素的原子序数之和等于28；V由一种金属元素和两种非金属元素组成，其原子个数比为1：3：9，所含原子总数等于其组成中金属元素的原子序数．它们之间的反应关系如图：

（1）写出W物质的一种用途高温耐火材料或冶炼金属铝．
（2）写出V与足量NaOH溶液反应的化学方程式Al（CH3）3+NaOH+H2O=NaAlO2+3CH4↑．
（3）将过量的X通入某种物质的水溶液中可以生成Y，该反应的离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-．
（4）4g Z完全燃烧生成X和液态水放出222.5kJ的热量，请写出表示Z燃烧热的热化学方程式CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890KJ/mol．
（5）在200mL 1.5mol•L-1 NaOH溶液中通入标准状况下4.48L X气体，完全反应后所得溶液中，各种离子浓度由大到小的顺序是c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）．
（6）Y是一种难溶物质，其溶度积常数为1.25×10-33．将0.01mol Y投入1L某浓度的盐酸中，为使Y完全溶解得到澄清透明溶液，则盐酸的浓度至少应为3.02×10-2mol/L（体积变化忽略不计，结果保留三位有效数字）．
6．A、B、C、D、E五种短周期元素，原子序数依次增大，A、E同主族，B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，A、B、C、E都能与D在一定条件下形成两种化合物，其中简式为XY和X2Y型，回答下列问题：
（1）元素名称：A是氢，C是氮，E是钠．
（2）A、C、D三种元素可组成离子化合物，其化学式为NH4NO3，该化合物的水溶液呈弱酸性，说明理由（用离子方程式表示）NH4++H2O=NH3•H2O+H+．
（3）最简式为AD的物质的电子式为该物质能使酸性KMnO4溶液褪色，在这个反应中体现了该物质的还原性（填“氧化性”或“还原性”）
（4）A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物，受热易分解，写出少量该物质的水溶液与足量的Ba（OH）2溶液反应的离子方程式HCO3-+OH-+Ba2+=BaCO3↓+H2O．
（5）有反应3A2（g）+C2（g）?2CA2（g），在一定条件下8g气体和56g气体充分反应得到25.5g气体，放出热量69.3kJ，则此反应的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol．若将等量A2和C2混合气体分别充入起始温度、体积完全相同的甲、乙两个密闭容器中，维持温度恒定不变，甲容器体积不变，乙容器体积可变，反应达到平衡后，甲乙两个容器中C2的转化率甲小于乙（填“大于”“小于”或“无法判断”）

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