Question

17．X是一种碱式碳酸镁铝，现取一定质量的样品，逐渐加入某浓度盐酸充分反应，加至87.5mL时，产生气体的体积为112.0mL（标况），继续加盐酸至90mL时反应完全，又产生气体112.0mL（标况）．在最后所得溶液中滴加过量的NaOH溶液，得到的白色沉淀洗涤干燥称重为3.48g．（已知A1（0H）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O）
（1）求所用盐酸的物质的量的浓度；
（2）求X中Mg与A1的物质的量之比；
（3）求X的化学式．

Answer 1

分析 碱式碳酸镁铝与盐酸反应，首先是氢氧根离子反应，然后是碳酸根离子反应生成碳酸氢根离子，碳酸氢根离子与氢离子反应生成二氧化碳，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，而从盐酸体积87.5mL到90mL时，90-87.5=2.5ml的盐酸与碳酸氢根离子反应生成二氧化碳，在最后所得溶液中滴加过量的NaOH溶液，得到的白色沉淀洗涤干燥称重为3.48g，也就是氢氧化镁的质量，所以物质的量为：$\frac{3.48g}{58g/mol}$=0.06mol，由此分析解答．

解答 解：碱式碳酸镁铝与盐酸反应，首先是氢氧根离子反应，然后是碳酸根离子反应生成碳酸氢根离子，碳酸氢根离子与氢离子反应生成二氧化碳，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，而从盐酸体积87.5mL到90mL时，90-87.5=2.5ml的盐酸与碳酸氢根离子反应生成二氧化碳，在最后所得溶液中滴加过量的NaOH溶液，得到的白色沉淀洗涤干燥称重为3.48g，也就是氢氧化镁的质量，所以物质的量为：$\frac{3.48g}{58g/mol}$=0.06mol，
（1）由反应HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，二氧化碳的物质的量与盐酸的物质的量相等，盐酸的物质的量的浓度：$\frac{\frac{112×1{0}^{-3}}{22.4}mol}{2.5×1{0}^{-3}L}$=2mol/l，答：盐酸的物质的量的浓度是2mol/l；
（2）恰好完全反应生成溶质为氯化铝和氯化镁，而氯化镁的物质的量为0.06mol，所以氯化铝的物质的量为：$\frac{90×1{0}^{-3}×2mol-0.06×2}{3}$=0.02mol，所以X中Mg与A1的物质的量之比0.06：0.02=3：1，答：X中Mg与A1的物质的量之比为3：1；
（3）根据电荷守恒，得n（OH^-）=2n（Mg²⁺）+3n（Al³⁺）-2n（CO₃^2-）=2×0.06+3×0.02-2×0.01=0.2，所以n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）=0.06：0.02：0.2：0.01=6：2：20：1，所以化学式为：Mg₆Al₂（OH）₂₀CO₃，答：X的化学式为Mg₆Al₂（OH）₂₀CO₃．

点评 本题考查相关化学方程式的计算，学生要清楚碳酸根离子与氢氧根离子共存时盐酸首先与氢氧根离子反，然后与碳酸根离子反应生成碳酸氢根，还注意电荷守恒的应用，有一定的难度．