Question

8．碳酸镁晶须（MgCO₃•nH₂O，n=1～5的整数）广泛应用于冶金、耐火材料及化工产品等领域．为测定碳酸镁晶须中n的值，学习小组设计了如下装置并进行了3次实验：（不考虑稀盐酸挥发）
【查阅资料】：
a、碳酸镁晶须受热分解，生成3种氧化物；
b、相对分子质量：[Mr（MgCO₃）：84、Mr（H₂O）：18、Mr（MgO）：40、Mr（CO₂）：44]

【实验步骤】
①检查气密性；
②准确称取3.45g MgCO₃•nH₂O放在B装置中，连接仪器；
③打开弹簧夹a，鼓入一段时间空气，称量C装置的质量；
④关闭弹簧夹a，打开分液漏斗活塞，缓缓滴入稀盐酸至不再产生气体为止；
⑤打开弹簧夹a，缓缓鼓入空气；

编  号	1	2	3
实验前	228.00	228.00	228.00
实验后	229.10	229.11	229.09

⑥准确称量C装置的质量（如右表）；
⑦重复上述步骤；
⑧根据数据进行计算．
【实验分析及数据处理】
（1）A装置中盛放的溶液是NaOH（浓）溶液，其目的是吸收鼓入空气中的二氧化碳；
（2）D装置的作用是防止空气中的CO₂进入C装置，造成误差；
（3）计算碳酸镁晶须中的n值：（要有计算过程）
【实验反思】
（4）实验结果与理论值有偏差，可以在B、C增加一个除去氯化氢气体的装置以减少误差；
（5）下列选项中，会造成实验结果偏大的是②③④；偏小的是①；
①反应结束后，没有通空气；           ②称量C装置前，没有通空气；
③没有A装置；                        ④没有D装置；
（6）为精确测定n的值，在老师指导下，小组同学称取13.8g MgCO₃•nH₂O进行热重分析，并绘制出如图2所示的热重曲线示意图．则：
①t₂℃时，剩余固体为MgCO₃•H₂O（填化学式）；
②最终剩余的4.0g物质是MgO（填化学式）；
③碳酸镁晶须完全分解的化学方程式为：MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+3H₂O+CO₂↑．

Answer 1

分析 通过实验装置和实验分析可知：第一步骤首先是检查装置的气密性，这是保证实验成功的关键；第⑤步中，打开弹簧夹a，缓缓鼓入空气，是为了把整个装置中的二氧化碳排出去；A装置中盛放的溶液是NaOH（浓）溶液，是用来吸收鼓入空气中的二氧化碳，可以减少误差；D装置的作用是：防止空气中的CO₂进入C装置，造成误差．实验结果与理论值有偏差，可以在B、C增加一个除去氯化氢气体的装置以减少误差；会造成实验结果偏大的是：称量C装置前，没有通空气，没有A装置，没有D装置；偏小的是：反应结束后，没有通空气；根据图象分析晶体分解过程及产物．

解答 解：【实验步骤】第一步骤首先是检查装置的气密性，这是保证实验成功的关键；第⑤步中，打开弹簧夹a，缓缓鼓入空气，是为了把整个装置中的二氧化碳排出去；故答案为：①检查气密性；⑤缓缓鼓入空气
【实验分析及数据处理】
（1）A装置中盛放的溶液是NaOH（浓）溶液，是用来吸收鼓入空气中的二氧化碳，可以减少误差，故答案为：NaOH（浓）溶液；吸收鼓入空气中的二氧化碳
（2）D装置的作用是：防止空气中的CO₂进入C装置，造成误差，故答案为：防止空气中的CO₂进入C装置，造成误差
（3）3次实验C装置平均增重$\frac{1.1g+1.11g+1.09g}{3}$=1.1g
MgCO₃•nH₂O～CO₂
84+18n      44
3.45g       1.1g  
$\frac{84+18n}{3.45g}=\frac{44}{1.1g}$ 
n=3；
故答案为：3；
（4）实验结果与理论值有偏差，可以在B、C增加一个除去氯化氢气体的装置以减少误差；故答案为：除去氯化氢气体的；
（5）会造成实验结果偏大的是：称量C装置前，没有通空气，没有A装置，没有D装置；偏小的是：反应结束后，没有通空气；故答案为：②③④；①；
（6）①由第（2）问计算可知该晶体的化学式为MgCO₃•3H₂O，由图象可知该晶体分解过程先分解生成水，当结晶水全部失去后碳酸镁分解生成氧化镁和水，设t₂℃时，剩余固体化学式为MgCO₃•xH₂O，则此时分解的化学方程式为
MgCO₃•3H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃•xH₂O+（3-x）H₂O
138           84+x×18
13.8g         10.2g
$\frac{138}{13.8g}$=$\frac{84+18x}{10.2g}$
x=1
故此时物质的化学式为MgCO₃•H₂O
②根据分解过程可知最终分解过程是碳酸镁完全分解生成氧化镁和水，因此最终固体是氧化镁，化学式为MgO
③MgCO₃•nH₂O完全分解的化学方程式为MgCO₃•3H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+3H₂O+CO₂↑．
故答案为：①MgCO₃•H₂O；②MgO；③MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+3H₂O+CO₂↑；

点评 本考点既考查了实验步骤的设计，又考查了化学方程式的书写和有关的计算等，还对实验进行了评价，综合性比较强．实验探究题是近几年中考的热点之一，它包括实验方法和过程的探究，实验结论和实验规律的探究等．本题通过实验资料和实验分析，得到了正确的结论，属于结论性探究．同学们要具体分析，综合掌握．