Question

（14分）碳酸镁晶须是一种新型的吸波隐形材料中的增强材料。
(1)合成该物质的步骤如下：
步骤1：配制0.5 mol·L^－1MgSO₄溶液和0.5 mol·L^－1NH₄HCO₃溶液。
步骤2：用量筒量取500 mL NH₄HCO₃溶液于1 000 mL三口烧瓶中，开启搅拌器。温度控制在50 ℃。
步骤3：将250 mL MgSO₄溶液逐滴加入NH₄HCO₃溶液中，1 min内滴加完后，用氨水调节溶液pH到9.5。
步骤4：放置1 h后，过滤、洗涤。
步骤5：在40 ℃的真空干燥箱中干燥10 h，得碳酸镁晶须产品(MgCO₃·nH₂O　n＝1～5)。
回答下列问题：
步骤3中加氨水后的离子方程式                   。
(2)测定合成的MgCO₃·nH₂O中的n值。称量1.000 g碳酸镁晶须，放入如图所示的广口瓶中加入水滴入稀硫酸与晶须反应，生成的CO₂被NaOH溶液吸收，在室温下反应4～5 h，反应后期将温度升到30 ℃，最后的烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定，测得CO₂的总量；重复上述操作2次。

①图中气球的作用是           。
②上述反应后期要升温到30℃，主要目的是       。
③用已知浓度的盐酸滴定烧杯中的溶液时应选用       为指示剂，若盛放盐酸的滴定管在滴定前有气泡未排尽，滴定后无气泡（其他操作均正确），则所测CO₂的量会       （填“偏大”“偏小”“无影响”）
④设3次实验测得每1.000 g碳酸镁晶须与稀硫酸反应产生的CO₂平均值为a mol，则n值为       (用含a的表达式表示)。
(3)称取100 g上述晶须产品进行热重分析，热重曲线如图。则该条件下合成的晶须中，n＝    (选填1、2、3、4、5)。

Answer 1

(1) NH₃·H₂O＋Mg^2＋＋HCO===MgCO₃↓＋NH＋H₂O
(2)①暂时储存CO₂，有利于CO₂被NaOH溶液吸收，且能保持装置中压强相对稳定
②使溶解在水中的CO₂逸出，便于吸收   ③甲基橙，偏大 ④(1－84a)/18a   (3)1

试题分析：（1）氨水是弱碱，与碳酸氢镁反应的离子方程式为NH₃·H₂O＋Mg^2＋＋HCO===MgCO₃↓＋NH＋H₂O。
（2）①装置中气球可以暂时储存CO₂，有利于CO₂被NaOH溶液吸收，且能保持装置中压强相对稳定。②反应后期将温度升到30℃，使生成的二氧化碳全部逸出后被氢氧化钠溶液吸收，减少测定产生的误差。
③用盐酸滴定时，反应后溶液显酸性，因此应该选择甲基橙作指示剂。若盛放盐酸的滴定管在滴定前有气泡未排尽，滴定后无气泡（其他操作均正确），则导致消耗盐酸溶液的体积增加，从而使所测CO₂的量会偏大。
④实验测得每1.000g碳酸镁晶须产生的CO₂平均值为a mol，依据元素守恒可知，碳酸镁物质的量为amol，根据化学式可知，MgCO₃?nH₂O中碳酸镁晶体中碳酸镁和结晶水物质的量之比为1：n，得到1：n＝a：；得到n＝(1－84a)/18a。
（3）MgCO₃?nH₂O中n＝1～5，分析图象400°C剩余质量为82.3g，为失去结晶水的质量，剩余质量为39.2g是碳酸镁分解失去二氧化碳的质量，得到100g×=100-82.3，n=1。