Question

1．碱式碳酸镁高温能分解，可用于镁盐制备，制药工业等．其组成一般以xMgCO₃•yMg（OH）₂•zH₂O表示．
Ⅰ．研究其分解产物
（1）取样高温灼烧，检测到有二氧化碳和水生成，充分反应后，得到白色固体，由此推断生成物中肯定不含金属镁及单质碳，理由是镁是银白色的固体，碳是黑色的固体．
（2）检验生成物中是否含有碳酸镁、氢氧化镁．

	操作现象	结论
①	取适量生成物置于试管中，加入盐酸，没有气泡产生．	生成物中不含碳酸镁．
②	取适量生成物置于试管中，加入热水，滴入酚酞试液，观察到溶液不变色现象．	生成物中不含氢氧化镁．

（3）用酚酞试液检验是否存在氢氧化镁不能用冷水代替热水是因为氢氧化镁在冷水中很难溶解．综合上述实验推断碱式碳酸镁的分解产物为二氧化碳、水和氧化镁．
Ⅱ．测定碱式碳酸镁中碳元素的质量分数
按图一进行实验．
①量气管中装有饱和碳酸氢钠溶液，不能用水代替是因为二氧化碳能溶于水，若用稀盐酸代替稀硫酸，则测出碳元素的质量分数将偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
②实验中共消耗稀硫酸20mL，根据所测数据求得生成气体的质量为1.32g，则进入量气管的气体体积为670mL，碳元素的质量分数为9.9%．（实验条件下CO₂密度为1.97g/L）

Ⅲ．确定碱式碳酸镁的组成
设计如图二装置，并按下述步骤操作．
步骤1：检查装置的气密性，将36.4g样品置于试管中，称量装置B的质量为192g．
步骤2：加热装置A直至样品完全反应．
步骤3：用止水夹夹紧装置A和装置B间胶皮管，停止加热，冷却至室温．
步骤4：称量装置B的质量为199.2g．
（1）装置B中物质为浓硫酸，装置C的作用为吸收二氧化碳．判断样品完全反应的方法：当观察到装置B中无气体产生，则样品已完全反应．
（2）根据上述实验数据求出碱式碳酸镁的化学式，写出计算过程．
Ⅵ．有人说“加热碱式碳酸镁最后阶段固体质量减少是因为生成二氧化碳”是真的吗？
另取一定量碱式碳酸镁样品在空气中加热，测出样品的固体残留率（$\frac{固体样品的剩余质量}{固体样品的起始质量}$×100%）随温度的变化如图三所示，请回答下列问题．
①0至t₁过程中固体质量保持不变的原因是温度没有达到碱石碳酸镁分解的温度．
②分析图象数据判定该说法是假的（填“真的”或“假的”），判定理由是若加热3.64g碱式碳酸镁温度从t₃至t₄段固体减少质量为3.64g×85.2%-3.64g×48.9%=1.32g与实验中生成二氧化碳质量相等．

Answer 1

分析 根据物质的颜色解答；根据碳酸盐能与酸反应产生二氧化碳气体；酚酞试液遇碱性溶液变红；根据物质在水中的溶解度与温度有关解答；根据装置结合物质的性质分析其用途；根据题干提供的数据结合化学方程式计算．

解答 解：Ⅰ．（1）取样高温灼烧，由于镁是银白色的固体而碳是黑色的固体，故推断生成物中肯定不含金属镁及单质碳，故填：镁是银白色的固体而碳是黑色的固体．
（2）碳酸盐遇酸会产生二氧化碳气体，故可以加入盐酸确定是否含有碳酸镁；氢氧化镁溶于热水呈碱性，能使酚酞试液变红，故填：

	操作现象	结论
①	取适量生成物置于试管中，加入盐酸，没有气泡产生．	生成物中不含碳酸镁．
②	取适量生成物置于试管中，加入热水，滴入酚酞试液， 观察到 溶液不变色现象．	生成物中不含氢氧化镁．

（3）固体物质的溶解度一般随温度的升高而增大，氢氧化镁在冷水中很难溶剂，故用酚酞试液检验是否存在氢氧化镁不能用冷水代替热水；经过推断，碱式碳酸镁的分解产物为二氧化碳、水和氧化镁，故填：氢氧化镁在冷水中很难溶溶解；氧化镁．
Ⅱ．①由于二氧化碳能溶于水，故量气管中装有饱和碳酸氢钠溶液不能用水代替；若用稀盐酸代替稀硫酸，则测出的二氧化碳的质量偏大，会导致测定的碳元素的质量分数偏大，故填：二氧化碳能溶于水；偏大；
②实验中共消耗稀硫酸20mL，根据所测数据求得生成气体的质量为1.32g，则进入量气管的气体体积为：$\frac{1.32g}{1.97g/L}$≈0.670L=670mL，碳元素质量为：1.32g×$\frac{12}{44}$=0.36g；
碳元素的质量分数为：$\frac{0.36g}{3.64g}×100%≈9.9%$；
故填：670mL；9.9%；
Ⅲ．确定碱式碳酸镁的组成
设计如上图二装置，并按下述步骤操作．
步骤1：检查装置的气密性，将36.4g样品置于试管中，称量装置B的质量为192g．
步骤2：加热装置A直至样品完全反应．
步骤3：用止水夹夹紧装置A和装置B间胶皮管，停止加热，冷却至室温．
步骤4：称量装置B的质量为199.2g．
（1）碱式碳酸镁受热分解生成氧化镁、水二氧化碳，故装置B中盛有浓硫酸，用于吸收水，装置C中的碱石灰用于吸收二氧化碳；若是完全反应，则装置B中不再产生气体；故填：浓硫酸；吸收二氧化碳；无气体产生；
（2）反应前B的质量是192g，反应后B的质量是199.2g，故生成水的质量为：199.2g-192g=7.2g
xMgCO₃•yMg（OH）₂•zH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+y）MgO+xCO₂↑+（y+z）H₂O
84x+58y+18z                                                                 18×（y+z）
36.4g                                                                               7.2g
$\frac{84x+58y+18z}{18×（y+z）}$=$\frac{36.4g}{7.2g}$
84x=33y+73z
由于x、y、z均为正整数，所以符合要求的最小正整数为x=3，y=1，z=3．
即碱式碳酸镁的化学式为3MgCO₃•Mg（OH）₂•3H₂O．
故填：3MgCO₃•Mg（OH）₂•3H₂O
Ⅵ．①0至t₁过程中固体质量保持不变的原因是温度没有达到碱石碳酸镁分解的温度，故填：温度没有达到碱石碳酸镁分解的温度；
②若加热3.64g碱式碳酸镁温度从t₃至t₄段固体减少质量为3.64g×85.2%-3.64g×48.9%=1.32g与实验中生成二氧化碳质量相等（或若加热3.64g碱式碳酸镁温度从t₅至t₆段固体减少质量为3.64g×48.9%-3.64g×44.0%=0.18g与实验中生成二氧化碳质量不相等）．所以该说法是假的．故填：假的；若加热3.64g碱式碳酸镁温度从t₃至t₄段固体减少质量为3.64g×85.2%-3.64g×48.9%=1.32g与实验中生成二氧化碳质量相等（或若加热3.64g碱式碳酸镁温度从t₅至t₆段固体减少质量为3.64g×48.9%-3.64g×44.0%=0.18g与实验中生成二氧化碳质量不相等）．

点评 本考点属于盐的性质中实验方法和过程的探究，根据物质的化学性质，要认真分析，不仅要把握实验设计的每一个步骤中的实验目的，还要加强记忆除去常用离子的方法，从而突破难点．有关的计算要准确，本考点经常出现在实验题中．