Question

镁铝水滑石是一种重要的无机非金属材料，其组成可表示为[M_（1-x）N_x（OH）₂]（CO₃） 

x

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?yH₂O．某同学为测定镁铝水滑石的组成，进行如下实验：①称取0.3010g镁铝水滑石试样，溶于适量稀盐酸，最后配制成100.00mL溶液A；②准确量取10.00mL溶液A，控制条件只与Mg²⁺反应，以铬黑T作指示剂，用0.02500mol?L^-1的EDTA标准溶液滴定其中的Mg²⁺（离子方程式为Mg²⁺+Y^4-═MgY^2-），由红色变为蓝色终点时消耗EDTA标准溶液12.00mL；③准确量取10.00mL溶液A，加入20.00mL 0.02500mol?L^-1的EDTA标准溶液控制条件只发生：Al³⁺+Y^4-═AlY^-，用二甲酚橙作指示剂，再用0.02000mol?L^-1（CH₃COO）₂Zn标准溶液滴定过量的Y^4-（离子方程式为Zn²⁺+Y^4-═ZnY^2-），滴定到终点溶液由黄色变为红色时，消耗20.00mL （CH₃COO）₂Zn溶液；④另取0.3010g镁铝水滑石，加入足量稀硫酸，收集到标准状况下CO₂气体11.20mL．
（1）配制溶液A时，除用到分析天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、100mL容量瓶，还用到的玻璃仪器有

 

；检验CO₂实验室常用试剂是

 

．
（2）通式[M_（1-x）N_x（OH）₂]（CO₃） 

x

2

?yH₂O中，M表示

 

（填“Al³⁺”或“Mg²⁺”）．
（3）通过计算确定镁铝水滑石的化学式（写出计算过程）．

Answer 1

考点：复杂化学式的确定

专题：计算题

分析：（1）根据配制一定物质的量浓度的溶液的步骤选用仪器，判断还缺少的仪器；实验室中通常使用澄清石灰水检验二氧化碳；
（2）化学式中总电荷应该相等，通过讨论可以判断M、N分别为镁离子、氯离子；
（3）根据②、③、④分别计算出镁离子、铝离子、碳酸根离子的物质的量，再根据电荷守恒计算出氢氧根离子的物质的量，然后根据质量守恒定律计算出

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×0.3010g镁铝水滑石含有水的物质的量，最后根据它们的物质的量之比计算出镁铝水滑石化学式．

解答： 解：（1）根据配制步骤可知，配制溶液时一定需要胶头滴管定容，提供的仪器中还缺少胶头滴管；
二氧化碳能够使澄清石灰水变浑浊，所以实验室中通常使用澄清石灰水检验二氧化碳，
故答案为：胶头滴管；澄清石灰水；
（2）（2）[M_（1-x）N_x（OH）₂]（CO₃） 

x

2

?yH₂O为镁铝水滑石的化学式，则M、N表示Al³⁺或Mg²⁺，若M为Al³⁺，则N为Mg²⁺，化学式中离子的总电荷为0，正电荷为：3（1-x）+2x=3-x，负电荷为：1×2+

x

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×2=2+x，正负电荷不一定相等；若N为Al³⁺，则M为Mg²⁺，则正电荷为：2（1-x）+3x=2+x，负电荷还是2+x，正负电荷相等，所以M应该为Mg²⁺，
故答案为：Mg²⁺；
（3）（3）根据②可知：10mLA的溶液中含有的镁离子的物质的量为：n（Mg²⁺）=n（Y^4-）=0.025 00 mol?L^-1×12.00 mL×10^-3L?mL^-1=3.000×10^-4mol；
根据③可知：10mLA的溶液中含有铝离子的物质的量为：n（Al³⁺）=n（Y^4-）-n（CH₃COO）₂Zn）=0.025 00 mol?L^-1×20.00 mL×10^-3L?mL^-1-0.020 00 mol?L^-1×20.00 mL×10^-3L?mL^-1=1.000×10^-4mol；
根据④及碳原子守恒可知，0.3010g镁铝水滑石中含有碳酸根离子的物质的量为：n（CO₃^2-）=n（CO₂）=

11.2×10-3L

22.4L/mol

=5.000×10^-4mol，10mLA的溶液中含有

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×0.3010g镁铝水滑石，则

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×0.3010g镁铝水滑石中含有碳酸根离子的物质的量为：n（CO₃^2-）=

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×5.000×10^-4mol=5.000×10^-5mol；
根据电荷守恒可得

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×0.3010g镁铝水滑石中含有的氢氧根离子的物质的量为：n（OH^-）=2n（Mg²⁺）+3n（Al³⁺）-2n（CO₃^2-）=2×3.000×10^-4mol+3×1.000×10^-4mol-2×5.000×10^-5mol=8.000×10^-4mol；
m（Mg²⁺）=24g/mol×3.000×10^-4mol=7.200×10^-3g，
m（Al³⁺）=27g/mol×1.000×10^-4mol=2.700×10^-3g，
m（CO₃^2-）=60g/mol×5.000×10^-5mol=3.000×10^-3g，
n（OH^-）=17g/mol×8.000×10^-4mol=1.360×10^-2g，

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×0.3010g镁铝水滑石中含有水的物质的量为：n（H₂O）=

0.3010× 10mL 100mL -(7.2000+2.7000+13.6000+3.0000)×10-3g

18g/mol

=2.000×10^-4mol，
n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）：n（H₂O）=3.000×10^-4mol：1.000×10^-4mol：8.000×10^-4mol：5.000×10^-5mol：2.000×10^-4mol=6：2：16：1：4，
所以镁铝水滑石的化学式为：Mg₆Al₂（OH）₁₆CO₃?4H₂O，
答：镁铝水滑石的化学式为：Mg₆Al₂（OH）₁₆CO₃?4H₂O．

点评：本题考查了配制一定浓度的溶液中仪器的选用方法、二氧化碳气体的检验、复杂化学式的计算等知识，题目难度稍大，试题涉及的计算量较大，解题过程中需要有较强的耐心，试题培养了学生的分析、理解及化学计算能力．