Question

为研究水滑石的组成、结构和性质，某校研究性学习小组取得了二种牌号的水滑石样品拟进行探究，请你参与探究并回答相关问题．
（1）甲同学取天然水滑石样品进行恒重分析，已知天然水滑石的化学式可表示为：6MgO?Al₂O₃?CO₂?12H₂O，取0.1mol水滑石进行加热时，温度与剩余固体质量的关系如图，平行线上的数字表示残留固体的质量．
当温度在0～280℃质量不变，是什么原因：

 

．
A→B减少的物质及其物质的量为：

 

；
C→D减少的物质及其物质的量为：

 

；
D处化学组成为：

 

．
（2）乙组取的CA（美国化学文摘）登记号为12304-65-3的合成水滑石样品，现只知其化学式为：Mg_aAl_b（OH）_C（CO₃）_d，a+b+c+d=25，a、b、c、d为正整数．取该水滑石样品0.1mol，用1mol/L盐酸使其完全溶解．
①消耗盐酸的体积至少为：

 

L（用字母表示）；
②若参加反应的盐酸的物质的量与生成CO₂的物质的量之比为18：1，则该水滑石的化学式为：

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,镁、铝的重要化合物

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）首先要知道水滑石加热到一定温度才能发生分解，包括1、热分解脱水，2、脱CO₃^2-．在空气中低于280^οC时，无影响，当加热到B时，失去部分结晶水；加热到D时，失去CO₂，生成金属复合物在加热过程中，可通过差量法求得化学式．
（2）据方程式：Mg_aAl_b（OH）_c（CO₃）_d+（2a+3b）HCl=bAlCl₃+aMgCl₂+（a+

3

2

b+

1

2

c）H₂O+dCO₂↑，计算耗酸量，
                 1                 （2a+3b）                                  d
 根据参加反应的盐酸的物质的量与生成CO₂的物质的量之比为18：1及化合价代数和为0和已知关系列方程组         

则有：

2a+3b

d

=

18

1

，2a+3b=c+2d，a+b+c+d=25
故解得：a：b：c：d=6：2：16：1，故水滑石的化学式为：Mg₆Al₂（OH）₁₆CO₃．

解答： 解：（1）水滑石加热到一定温度才能发生分解，如图所示：
天然水滑石在加热时，A→B发生分解，失去结晶水，n（H₂O）=

(60.2-53)g

18g/mol

=0.4mol，C→D发生分解生成CO₂，n（CO₂）=

38.6g-34.2g

44g/mol

=0.1mol；失去结晶水和CO₂后，故D处化学组成为：6MgO?Al₂O₃，
故答案为：天然水滑石在温度低于280℃是稳定的；0.4molH₂O；0.1molCO₂；6MgO?Al₂O₃；
（2）据方程式：Mg_aAl_b（OH）_c（CO₃）_d+（2a+3b）HCl=bAlCl₃+aMgCl₂+（a+

3

2

b+

1

2

c）H₂O+dCO₂↑，
                 1                 （2a+3b）                                  d
 1mol水滑石消耗（2a+3b）mol盐酸，则0.1mol水滑石消耗（0.2a+0.3b）mol盐酸，消耗盐酸体积为：

(0.2a+0.3b)mol

1mol/L

=（0.2a+0.3b）L，

则有：

2a+3b

d

=

18

1

据化合价代数和为0，则有：2a+3b=c+2d
又有：a+b+c+d=25
故解得：a：b：c：d=6：2：16：1，故水滑石的化学式为：Mg₆Al₂（OH）₁₆CO₃，
故答案为：0.2a+0.3b；Mg₆Al₂（OH）₁₆CO₃．

点评：本题考查了复杂化学式的计算，看图分析等知识，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．分析图象信息是完成本题目的关键．