Question

某研究性学习小组将一定浓度的Na₂CO₃溶液滴入MgSO₄溶液中得到白色沉淀．甲同学认为两者反应只生成MgCO₃一种沉淀；乙同学认为这两者相互促进水解，只生成Mg（OH）₂一种沉淀；丙同学认为生成MgCO₃和Mg（OH）₂两种沉淀．（查阅资料知：MgCO₃和Mg（OH）₂均不带结晶水）
（1）按照乙同学的理解Na₂CO₃溶液和MgSO₄溶液反应的化学反应方程式为

 

；
在探究沉淀物成分前，须将沉淀从溶液中分离并净化．具体操作为①过滤　②洗涤　③干燥．
（2）请用如图所示装置，选择合适的实验装置和必要的试剂，证明沉淀物中只有碳酸镁．

①各装置连接顺序为

 

（用装置编号表示）；
②装置C中装有试剂的名称是

 

；
③能证明生成物中只有MgCO₃的实验现象是

 

．
（3）若Mg（OH）₂和MgCO₃两者都有，可通过所示装置的连接，进行定量分析来测定其组成．

①实验结束时通入过量的空气的作用是

 

．
②A装置和E装置的共同作用是

 

．
③实验过程中测定的数据有：W₁：样品的质量，W₂：反应后装置B中残渣的质量，W₃：反应生成水的质量，W₄：反应生成二氧化碳的质量，为了测定其组成，至少需要其中

 

个数据，请将可能的组合填入下表中（每个空格中填一种组合）．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）乙同学的认为：这两者相互促进水解反应，生成Mg（OH）₂一种沉淀，则硫酸镁和碳酸镁相互促进水解生成氢氧化镁沉淀、硫酸钠和二氧化碳；
（2）加热碳酸镁时，碳酸镁分解生成氧化镁、二氧化碳，加热氢氧化镁时，氢氧化镁分解生成氧化镁和水，水可以用无水硫酸铜检验，二氧化碳可以用澄清石灰水检验；
（3）①利用空气将装置中的水蒸气和二氧化碳赶出而被吸收装置完全吸收；
②空气中含有较多的水蒸气和二氧化碳，能对实验造成干扰；
③要测定其组成，只要知道样品质量、残渣质量、水的质量、二氧化碳的质量中的两种即可．

解答： 解：（1）乙同学的认为：这两者相互促进水解反应，生成Mg（OH）₂一种沉淀，则硫酸镁和碳酸镁相互促进水解生成氢氧化镁沉淀、硫酸钠和二氧化碳，反应方程式为：Na₂CO₃+MgSO₄+H₂O═Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄+CO₂↑，
故答案为：Na₂CO₃+MgSO₄+H₂O═Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄+CO₂↑；
（2）①利用加热的方法检验，Mg（OH）₂和MgCO₃加热分解得到MgO、H₂O和CO₂，若有Mg（OH）₂可用无水硫酸铜检验，若有MgCO₃可用澄清的石灰水检验产生的二氧化碳，即装置的连接顺序为A→C→B，
故答案为：A；C；B；
②水能使无色的无水硫酸铜变蓝，所以要检验水蒸气要用无水硫酸铜检验，C中盛放的固体是无水硫酸铜，故答案为：无水硫酸铜；
③如果只含碳酸镁，则碳酸镁分解生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，没有氢氧化镁，则气体中没有水蒸气，则无水硫酸铜不变蓝，
故答案为：装置B中澄清石灰水变浑浊，装置C中无色硫酸铜不变蓝色；
（3）①应用空气将装置中的水蒸气和二氧化碳吹出被吸收装置完全吸收，防止残留的水蒸气和二氧化碳导致测量不准确，故答案为：用空气将装置B中的滞留的水蒸气和二氧化碳吹入后面的吸收装置中以完全吸收；
②碱石灰能吸收空气中的二氧化碳和水制取，防止对实验造成干扰，
故答案为：吸收空气中的水蒸气和二氧化碳防止对实验造成干扰；
③要测定其组成，只要知道样品质量、残渣质量、水的质量、二氧化碳的质量中的两种即可，再结合物质间的关系计算即可确定，所以至少需要其中2个数据，其可能组合为：

W1 W2

W1  W3

W1  W4

W2  W3

W2  W4

W3  W4

故答案为：2；

W1 W2

W1  W3

W1  W4

W2  W3

W2  W4

W3  W4

．

点评：本题考查了实验方案设计，明确实验原理是解本题关键，结合物质的性质来分析解答，知道常见物质的检验方法、实验装置连接顺序，同时考查学生分析问题、解决问题的能力以及思考问题缜密性，难度中等．