Question

15．已知某抗酸药X的组成可表示为aMgCO₃•bMg（OH）₂•cAl（OH）₃•dH₂O（a、b、c、d为最简整数比），为确定X的化学式，某研究小组做了如图1实验．

（1）写出Al³⁺的结构示意图，MgO的电子式．
（2）写出加入NaOH溶液发生反应的离子方程式：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-．
（3）另取6.02gX和过量稀硫酸，在20℃下，按图2装置进行实验（夹持仪器略去）．
①检查该装置气密性的方法是向水准管加入一定量的水，水准管与量气管液面形成高度差，在一段时间内不变．
②混合药品的正确操作是将稀硫酸转移到抗酸药X中，原因是确保抗酸药X完全反应．
③反应完毕，收集到气体0.24L．读取气体体积时，除视线要与刻度线相平外，还应注意冷却至室温（或20℃），水准管与量气管的液面相平．（已知20℃，1个大气压下，气体摩尔体积为24.0L•mol^-1．）
（4）该抗酸药的化学式是MgCO₃•5Mg（OH）₂•2Al（OH）₃•4H₂O．

Answer 1

分析 已知某抗酸药X的组成可表示为aMgCO₃•bMg（OH）₂•cAl（OH）₃•dH₂O，加热灼烧得到氧化镁、氧化铝、二氧化碳和水，加入氢氧化钠溶液氧化铝溶解生成四羟基合铝酸钠，
（1）铝是13号元素，最外层有3个电子，Al³是将原子的外层电子失去，次外层做最外层；MgO是离子化合物，由Mg²⁺离子和O^2-离子构成；
（2）加入NaOH溶液发生的反应是aMgCO₃•bMg（OH）₂•cAl（OH）₃•dH₂O分解产物中的氧化铝和氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠；
（3）①检查装置气密性，可以依据装置内加入水后压强的变化和液面变化分析；
②混合药品的正确操作是将稀硫酸转移到抗酸药X中，硫酸为液体倾斜后进入药品一端充分发生反应；
③量气管和水准管液面相同，温度降低到室温，读取读数需要视线和液面凹液面最低处相平；
（4）取6.02gX和过量稀硫酸反应生成气体为二氧化碳，收集到二氧化碳气体0.24L，已知20℃，1个大气压下，气体摩尔体积为24.0L•mol^-1，二氧化碳物质的量=$\frac{0.24L}{24L/mol}$=0.01mol，则MgCO₃物质的量为0.01mol，固体6.02g灼烧质量减小为二氧化碳和水蒸气，3.42g加入氢氧化钠溶液溶解后固体质量为2.4g为氧化镁的质量，物质的量n（MgO）=$\frac{2.4g}{40g/mol}$=0.06mol，元素守恒可知Mg（OH）₂物质的量n（Mg（OH）₂）=0.06mol-0.01mol=0.05mol，减少的固体质量为氧化铝的质量，物质的量n（Al₂O₃）=$\frac{3.42g-2.4g}{102g/mol}$=0.01mol，则结晶水合物中结晶水物质的量n（H₂O），依据元素守恒计算得到．

解答 解：（1）铝是13号元素，最外层有3个电子，Al³⁺是将原子的外层电子失去，次外层做最外层，离子结构示意图为，MgO是离子化合物，由Mg²⁺离子和O^2-离子构成，MgO的电子式为，
故答案为：；；  
（2）加入NaOH溶液发生的反应是aMgCO₃•bMg（OH）₂•cAl（OH）₃•dH₂O分解产物中的氧化铝和氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠，反应的离子方程式为：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-；
（3）①检查该装置气密性的方法是：向水准管加入一定量的水，水准管与量气管液面形成高度差，在一段时间内不变，
故答案为：向水准管加入一定量的水，水准管与量气管液面形成高度差，在一段时间内不变；
②混合药品的正确操作是将稀硫酸转移到抗酸药X中，硫酸为液体倾斜后进入药品一端充分发生反应，原因是确保抗酸药X完全反应，
故答案为：确保抗酸药X完全反应；
③反应完毕，收集到气体0.24L．读取气体体积时，除视线要与刻度线相平外，还应注意冷却至室温（或20℃），水准管与量气管的液面相平，减少测定气体体积误差，
故答案为：冷却至室温（或20℃），水准管与量气管的液面相平；
（4）取6.02gX和过量稀硫酸反应生成气体为二氧化碳，收集到二氧化碳气体0.24L，已知20℃，1个大气压下，气体摩尔体积为24.0L•mol^-1，二氧化碳物质的量=$\frac{0.24L}{24L/mol}$=0.01mol，则MgCO₃物质的量为0.01mol，固体6.02g灼烧质量减小为二氧化碳和水蒸气，3.42g加入氢氧化钠溶液溶解后固体质量为2.4g为氧化镁的质量，物质的量n（MgO）=$\frac{2.4g}{40g/mol}$=0.06mol，元素守恒可知Mg（OH）₂物质的量n（Mg（OH）₂）=0.06mol-0.01mol=0.05mol，减少的固体质量为氧化铝的质量，物质的量n（Al₂O₃）=$\frac{3.42g-2.4g}{102g/mol}$=0.01mol，
则结晶水合物中n（H₂O）=$\frac{6.02g-0.01mol×84g/mol-0.05mol×58g/mol-0.02mol×78g/mol}{18g/mol}$=0.04mol，
aMgCO₃•bMg（OH）₂•cAl（OH）₃•dH₂O中，a：b：c：d=0.01mol：0.05mol：0.02mol：0.04mol=1：5：2：4，
化学式为：MgCO₃•5Mg（OH）₂•2Al（OH）₃•4H₂O，
故答案为：MgCO₃•5Mg（OH）₂•2Al（OH）₃•4H₂O．

点评 本题考查了微粒表示方法、检验物质分解生成产物的实验过程和定量计算、气体测量方法和注意问题，掌握基础是解题关键，题目难度中等．