题目内容
请你参与某学习小组研究性学习的过程，并协助完成相关任务．
【研究课题】探究X物质的成分．
【查阅资料】
（1）X物质可能由Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2、Ca（OH）2、Mg（OH）2、CaCO3、BaCO3中的一种或几种组成．
（2）X物质是通过过滤水溶液得到的沉淀．
（3）相关物质的溶解性如下表：
【设计实验】
（1）由查阅资料可知X物质中肯定不含 ．
（2）甲同学在烧杯中放入少量研碎的X物质，加入足量蒸馏水充分搅拌，静置．取上层清液滴入Na2CO3溶液，没有明显现象，说明X物质中一定没有 （填化学式）．
（3）乙同学设计了下列实验装置，想进一步确定X物质的成分．
其主要实验步骤如下（不考虑稀盐酸的挥发性）：
①按图组装仪器，将58gX物质的粉末放入锥形瓶中．打开活塞b，从导管a处缓缓鼓入空气一段时间；
②关闭活塞b，逐滴加入足量稀盐酸，使其充分反应；
③待锥形瓶中不再产生气泡时，打开活塞b，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气，直至D瓶内物质质量不变；
④经称量，D瓶内物质增加的质量为22g．
【实验评价】
（1）A装置中NaOH溶液的作用是 ．若无A装置，D装置中所测质量将 （填“偏大”、“不变”或“偏小”）．
（2）步骤③中从导管a处缓缓鼓入空气的目的是 ．
（3）学习小组的同学们根据以上数据通过简单计算，认为X的组成可能有 种．
（4）但丙同学认为用此装置实验所测数据明显偏大，你的改进方法是 ．
【定量分析】学习小组的同学们通过进一步的实验探究，最终确定X物质中一定存在BaCO3、CaCO3、Mg（OH）2．另取X物质30g，加入7.3%稀盐酸与之反应，恰好完全反应时共消耗稀盐酸300g，测得生成气体质量为11g．根据以上数据计算X物质中氢氧化镁的质量分数（写出完整的计算过程，结果保留一位小数）．
【研究课题】探究X物质的成分．
【查阅资料】
（1）X物质可能由Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2、Ca（OH）2、Mg（OH）2、CaCO3、BaCO3中的一种或几种组成．
（2）X物质是通过过滤水溶液得到的沉淀．
（3）相关物质的溶解性如下表：
| 物质 | Ca（HCO3）2 | Mg（HCO3）2 | Ca（OH）2 | CaCO3 | BaCO3 | |
| 溶解性 | 可溶 | 可溶 | 微溶 | 不溶 | 不溶 | 不溶 |
（1）由查阅资料可知X物质中肯定不含
（2）甲同学在烧杯中放入少量研碎的X物质，加入足量蒸馏水充分搅拌，静置．取上层清液滴入Na2CO3溶液，没有明显现象，说明X物质中一定没有
（3）乙同学设计了下列实验装置，想进一步确定X物质的成分．
其主要实验步骤如下（不考虑稀盐酸的挥发性）：
①按图组装仪器，将58gX物质的粉末放入锥形瓶中．打开活塞b，从导管a处缓缓鼓入空气一段时间；
②关闭活塞b，逐滴加入足量稀盐酸，使其充分反应；
③待锥形瓶中不再产生气泡时，打开活塞b，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气，直至D瓶内物质质量不变；
④经称量，D瓶内物质增加的质量为22g．
【实验评价】
（1）A装置中NaOH溶液的作用是
（2）步骤③中从导管a处缓缓鼓入空气的目的是
（3）学习小组的同学们根据以上数据通过简单计算，认为X的组成可能有
（4）但丙同学认为用此装置实验所测数据明显偏大，你的改进方法是
【定量分析】学习小组的同学们通过进一步的实验探究，最终确定X物质中一定存在BaCO3、CaCO3、Mg（OH）2．另取X物质30g，加入7.3%稀盐酸与之反应，恰好完全反应时共消耗稀盐酸300g，测得生成气体质量为11g．根据以上数据计算X物质中氢氧化镁的质量分数（写出完整的计算过程，结果保留一位小数）．
考点：实验探究物质的组成成分以及含量,常见气体的检验与除杂方法,盐的化学性质,根据化学反应方程式的计算
专题：科学探究
分析：【设计实验】（1）根据六种物质的溶解性进行分析；
（2）根据碳酸钠和氢氧化钙反应能生成白色碳酸钙沉淀进行分析；
【实验评价】（1）根据氢氧化钠会与二氧化碳反应生成碳酸钠，A瓶中的NaOH溶液起到吸收空气中的二氧化碳；若A瓶中无NaOH溶液，空气中的二氧化碳会进入装置中，所以D瓶中的质量将偏大进行分析；
（2）根据反应结束，装置内会存有大量的二氧化碳气体进行分析；
（3）根据前面的推到可知，X物质肯定不含可溶性的Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2、Ca（OH）2，然后结合生成的二氧化碳分析可能的组合；
（4）根据空气中的二氧化碳会与氢氧化钠反应进行分析；
【定量分析】根据题中的数据结合化学方程式进行计算．
（2）根据碳酸钠和氢氧化钙反应能生成白色碳酸钙沉淀进行分析；
【实验评价】（1）根据氢氧化钠会与二氧化碳反应生成碳酸钠，A瓶中的NaOH溶液起到吸收空气中的二氧化碳；若A瓶中无NaOH溶液，空气中的二氧化碳会进入装置中，所以D瓶中的质量将偏大进行分析；
（2）根据反应结束，装置内会存有大量的二氧化碳气体进行分析；
（3）根据前面的推到可知，X物质肯定不含可溶性的Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2、Ca（OH）2，然后结合生成的二氧化碳分析可能的组合；
（4）根据空气中的二氧化碳会与氢氧化钠反应进行分析；
【定量分析】根据题中的数据结合化学方程式进行计算．
解答：解：【设计实验】（1）通过分析六种物质的溶解性表，可以看出碳酸氢钙和碳酸氢镁都溶于水，而X物质是通过过滤水溶液得到的沉淀，所以X物质中肯定不含：Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2；
（2）因为碳酸钠和氢氧化钙反应能生成白色碳酸钙沉淀，所以取上层清液滴入Na2CO3溶液，没有白色沉淀，说明X物质中无Ca（OH）2；
【实验评价】（1）由于空气中含有二氧化碳，所以在这里我们在鼓入空气时，要保证把空气中的二氧化碳除去，如果不除去会导致D装置中的氢氧化钠多吸收了二氧化碳，所以无A装置，D装置中所测质量将偏大；
（2）反应结束，装置内会存有大量的二氧化碳气体，为了使反应充分进行，需要鼓入空气，所以从导管a处缓缓鼓入空气的目的是：将装置B中反应生成的二氧化碳全部鼓入D装置中；
（3）通过分析可知，X物质肯定不含可溶性的Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2、Ca（OH）2；根据题给条件可知，如果全部是碳酸钙，则生成22g气体，而题目中生成了20g二氧化碳，又根据“两种不同金属形成的碳酸盐与足量硫酸反应时，若两金属的化合价相同、两种盐的质量相同，则相对分子质量小者放出的气体多”根据Mr（MgCO3）=84，Mr（CaCO3）=100，所以可以判断在X中还可能含有碳酸镁，由氢氧化镁和稀硫酸不反应，所以还可能含有氢氧化镁，因此X的组合可能是：①Mg（OH）2、CaCO3、BaCO3；②Mg（OH）2、CaCO3；③CaCO3、BaCO3，所以X的组成可能有3种；
（4）空气中的二氧化碳会与氢氧化钠反应，导致D装置增加的质量偏大，所以改进方法是：在D装置右端导管口连接一个装有碱石灰的干燥装置；
【定量分析】
解：设和碳酸钙、碳酸钡反应的盐酸的质量为x，氢氧化镁的质量为y，
关系式：2HCl-----CO2
73 44
x×7.3% 11g
=
x=250g
所以和氢氧化镁反应的盐酸的质量为300-250=50g
Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O
58 73
y 50g×7.3%
=
y=2.9g
所以氢氧化镁的质量分数为：
×100%=9.7%．
故答案为：【设计实验】（1）Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2；
（2）Ca（OH）2；
【实验评价】（1）吸收鼓入的空气中所含的CO2，偏大；
（2）将装置B中反应生成的二氧化碳全部鼓入D装置中；
（3）3；
（4）在D装置右端导管口连接一个装有碱石灰的干燥装置；
【定量分析】
解：设和碳酸钙、碳酸钡反应的盐酸的质量为x，氢氧化镁的质量为y，
关系式：2HCl-----CO2
73 44
x×7.3% 11g
=
x=250g
所以和氢氧化镁反应的盐酸的质量为300-250=50g
Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O
58 73
y 50g×7.3%
=
y=2.9g
所以氢氧化镁的质量分数为：
×100%=9.7%．
（2）因为碳酸钠和氢氧化钙反应能生成白色碳酸钙沉淀，所以取上层清液滴入Na2CO3溶液，没有白色沉淀，说明X物质中无Ca（OH）2；
【实验评价】（1）由于空气中含有二氧化碳，所以在这里我们在鼓入空气时，要保证把空气中的二氧化碳除去，如果不除去会导致D装置中的氢氧化钠多吸收了二氧化碳，所以无A装置，D装置中所测质量将偏大；
（2）反应结束，装置内会存有大量的二氧化碳气体，为了使反应充分进行，需要鼓入空气，所以从导管a处缓缓鼓入空气的目的是：将装置B中反应生成的二氧化碳全部鼓入D装置中；
（3）通过分析可知，X物质肯定不含可溶性的Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2、Ca（OH）2；根据题给条件可知，如果全部是碳酸钙，则生成22g气体，而题目中生成了20g二氧化碳，又根据“两种不同金属形成的碳酸盐与足量硫酸反应时，若两金属的化合价相同、两种盐的质量相同，则相对分子质量小者放出的气体多”根据Mr（MgCO3）=84，Mr（CaCO3）=100，所以可以判断在X中还可能含有碳酸镁，由氢氧化镁和稀硫酸不反应，所以还可能含有氢氧化镁，因此X的组合可能是：①Mg（OH）2、CaCO3、BaCO3；②Mg（OH）2、CaCO3；③CaCO3、BaCO3，所以X的组成可能有3种；
（4）空气中的二氧化碳会与氢氧化钠反应，导致D装置增加的质量偏大，所以改进方法是：在D装置右端导管口连接一个装有碱石灰的干燥装置；
【定量分析】
解：设和碳酸钙、碳酸钡反应的盐酸的质量为x，氢氧化镁的质量为y，
关系式：2HCl-----CO2
73 44
x×7.3% 11g
| 73 |
| x×7.3% |
| 44 |
| 11g |
x=250g
所以和氢氧化镁反应的盐酸的质量为300-250=50g
Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O
58 73
y 50g×7.3%
| 58 |
| y |
| 73 |
| 50g×7.3% |
y=2.9g
所以氢氧化镁的质量分数为：
| 2.9 |
| 30 |
故答案为：【设计实验】（1）Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2；
（2）Ca（OH）2；
【实验评价】（1）吸收鼓入的空气中所含的CO2，偏大；
（2）将装置B中反应生成的二氧化碳全部鼓入D装置中；
（3）3；
（4）在D装置右端导管口连接一个装有碱石灰的干燥装置；
【定量分析】
解：设和碳酸钙、碳酸钡反应的盐酸的质量为x，氢氧化镁的质量为y，
关系式：2HCl-----CO2
73 44
x×7.3% 11g
| 73 |
| x×7.3% |
| 44 |
| 11g |
x=250g
所以和氢氧化镁反应的盐酸的质量为300-250=50g
Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O
58 73
y 50g×7.3%
| 58 |
| y |
| 73 |
| 50g×7.3% |
y=2.9g
所以氢氧化镁的质量分数为：
| 2.9 |
| 30 |
点评：在解此类题时，首先分析题中的反应原理和考查的问题，然后结合题中所给的资料和学过的知识点进行分析解答．
练习册系列答案
相关题目
下列变化不属于化学变化的是（ ）
| A、用苛性钠干燥氢气 |
| B、氮的固定 |
| C、石蕊溶液遇酸变红色 |
| D、光合作用 |
下列所示图象与实验相符合的是（ ）
A、 饱和Ca（OH）2溶液升温 |
B、 镁在空气中燃烧 |
C、 向含少量氢氧化钠的碳酸钠溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 |
D、 向氢氧化钠溶液中加水 |
，该离子的符号为