Question

14．已知某种治疗胃病药品的主要成份是铝碳酸镁片，化学式为Al_aMg_b（OH）₁₆CO₃•4H₂O，假设药品中的其它成份受热不分解、不溶于水且不与稀硫酸反应．某研究性学习小组设计了如图一实验探究铝碳酸镁片的组成．

【实验一】
取m g该药片，研成粉末放入硬质玻璃管中，加热，充分反应后测得装置C增重2.16g，装置D增重0.44g．
（1）铝碳酸镁片加热分解的产物为Al₂O₃、MgO、CO₂和水，则为分别测定CO₂和水的质量，装置C和D中盛放的药品应选择：C③  D②（填序号）．
①浓硫酸         ②碱石灰           ③氯化钙          ④纯碱
（2）实验开始前先通入一定量空气，其操作方法是关闭弹簧夹b，打开弹簧夹a，目的是排尽空气防干扰．
（3）一段时间后，打开弹簧夹b，关闭弹簧夹a，点燃酒精灯加热，充分反应后，停止加热，继续通入空气至玻璃管冷却的目的是③（填序号）．
①排净空气防爆炸         ②防止空气中水和二氧化碳进入C、D影响测定
③使生成水和二氧化碳进入C、D被充分吸收
【实验二】
另取m g该药片，加入100g  9.8%的稀硫酸，充分反应后滤去不溶物，得到含有MgSO₄和Al₂（SO₄）₃等溶质的滤液，向滤液中逐渐加入足量的稀NaOH溶液，产生沉淀的物质的质量与加入NaOH质量的关系如图二．
已知：MgSO₄+2NaOH═Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄Al₂（SO₄）₃+6NaOH═2Al（OH）₃↓+3Na₂SO₄
Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，
Mg（OH）₂不溶于NaOH，NaAlO₂可溶于水．
（1）图中NaOH加入0.80g，仍没有沉淀，说明滤液中含H₂SO₄ ．当加入NaOH的质量到x时，生成的沉淀有Mg（OH）₂和Al（OH）₃ ，其中Al（OH）₃的质量是1.56g，则x=8g．
（2）有医生建议患有严重胃溃疡的患者最好慎用该药，试用你所学的知识解释这样建议的理由是与胃中盐酸反应产生CO₂，加重病情或造成胃穿孔、胃出血．
（3）试确定铝碳酸镁的化学式为Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O．

Answer 1

分析 实验一、（1）分析本题的实验装置可知，样品铝碳酸镁片在加热条件下分解生成铝和镁的氧化物、CO₂、H₂O，装置C中应放入能吸水的物质，但不能吸收二氧化碳气体，否则无法确定生成的水和二氧化碳各自的质量；
（2）实验开始前先通入一段时间空气，气目的是赶净装置B中的二氧化碳和水蒸气，确保CD两装置吸收的水蒸气、二氧化碳全部是样品分解生成的；
（3）一段时间后，打开弹簧夹，继续通入空气至玻璃管冷却的目的是 使生成的水和二氧化碳进入C、D被充分吸收
实验二、
（1）由图象分析，NaOH加入0.80g，仍没有沉淀，说明滤液含硫酸，当加入NaOH的质量到x时，生成的沉淀有氢氧化镁和氢氧化铝；图象分析沉淀3.48g为Mg（OH）₂，Al（OH）₃的质量量为5.04-3.48g=1.56g；据此计算x的数值；
（2）依据胃酸主要成分是盐酸，和该药反应生成的二氧化碳容易使胃壁穿孔；
（3）根据以上数据推算样品的化学式．

解答 解：
实验一、
（1）分析本题的实验装置可知，样品铝碳酸镁片在加热条件下分解生成铝和镁的氧化物、CO₂、H₂O，装置C中应放入能吸水的物质，但不能吸收二氧化碳气体，否则无法确定生成的水和二氧化碳各自的质量，所以装置C中是吸收水蒸气，利用无水CaCl₂或P₂O₅  可以吸收，装置D是吸收二氧化碳气体的装置，可以利用碱石灰吸收二氧化碳气体，故为：CaCl₂； 碱石灰；
（2）实验开始前先通入一段时间空气，气目的是赶净装置B中的二氧化碳和水蒸气，确保CD两装置吸收的水蒸气、二氧化碳全部是样品分解生成的；
（3）所以通入的空气必须先除去空气中的水和二氧化碳A装置中应放入碱石灰或固体氢氧化钠，实验开始前先通入一段时间空气，其目的是排除装置B中的CO₂、H₂O，其操作方法是；关闭弹簧夹b，打开弹簧夹a；当B处的酒精灯点燃后以及反应结束后一段时间内仍然要通入空气的目的是排出固体分解产生的CO₂、H₂O，使其被充分吸收，其操作方法是；关闭弹簧夹b，打开弹簧夹a；
实验二、
（1）由图象分析，NaOH加入0.80g，仍没有沉淀，说明滤液含硫酸，当加入NaOH的质量到x时，生成的沉淀有氢氧化镁和氢氧化铝；图象分析沉淀3.48g为Mg（OH）₂，Al（OH）₃的质量量为5.04-3.48g=1.56g；
设与硫酸镁反应的氢氧化钠的质量为x，与硫酸铝反应的氢氧化钠的质量为y，x
MgSO₄+2NaOH═Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄ Al₂（SO₄）₃+6NaOH═2Al（OH）₃↓+3Na₂SO₄
               80         58                                                  240         156
                x          3.48g                                              y          1.56g
$\frac{80}{x}=\frac{58}{3.48g}$                                                     $\frac{240}{y}=\frac{156}{1.56g}$ 
x=4.8g                                                                  y=2.4g
则x=4.8g+2.4g+0.8g=8g；
（2）胃酸主要成分是盐酸，和该药反应生成的二氧化碳容易使胃壁穿孔，故答案为：因为胃酸和该药作用产生CO₂会刺激胃粘膜，导致胃穿孔；
（3）根据质量守恒定律，反应前后元素的质量不变，根据以上数据，3.48gMg（OH）₂中镁元素的质量为1.44g，原子个数为6个，Al（OH）₃的质量量1.56g，铝元素的质量为0.54g，原子个数为2个，
故铝碳酸镁的化学式为Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O
答案：实验一、
（1）③②；
（2）b； a；   排尽空气防干扰；
（3）b；a；③；
实验二、
（1）H₂SO₄ ；Mg（OH）₂；Al（OH）₃；1.56；8；
（2）与胃中盐酸反应产生CO₂，加重病情或造成胃穿孔、胃出血
（3）Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O；

点评 根据装置图中各装置的作用，推断实验过程中该装置的操作方法，参与到实验的探究活动中，此为解答类似探究问题的方法．本题考查了物质性质的探究实验方法，实验方案设计和物质组成的计算分析，图象分析计算的应用，掌握分析方法，物质性质是解题关键，题目难度较大．