Question

20．平达喜是一种常用抗酸药，其主要成分是由短周期元素组成的化合物X，式量为602．甲同学欲探究X的组成．
查阅资料：
①由短周期元素组成的抗酸药的有效成分有碳酸氢钠、碳酸镁、氢氧化铝、硅酸镁铝、碱式碳酸镁铝（或结晶水合物）．
②Al³⁺在pH=5.0时沉淀完全；Mg²⁺在pH=8.8时开始沉淀，在pH=11.4时沉淀完全．
实验过程：
Ⅰ．向一定量的X粉末中加入45.0 mL的2 mol/L盐酸溶液中，恰好完全反应并收集到112 mL（标准状况下）的A气体，A气体可使澄清石灰水变浑浊．
Ⅱ．用铂丝蘸取少量Ⅰ中所得的溶液，在火焰上灼烧，无黄色火焰．
Ⅲ．向Ⅰ中所得的溶液中滴加氨水，调节pH至5～6，产生白色沉淀B，过滤．
Ⅳ．向沉淀B中加过量NaOH溶液，沉淀全部溶解．
Ⅴ．向Ⅲ中得到的滤液中滴加NaOH溶液，调节pH至12，得到白色沉淀C．沉淀物进行洗涤干燥后重1.74 g．
（1）A的电子式是．
（2）由Ⅰ中可确定X中存在两种带负电荷的原子团及个数比n（OH^-）：n（CO₃^2-）=1.6：1．
（3）由Ⅰ判断X一定不含有的元素是Si．
（4）Ⅲ中生成B的离子方程式是Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
（5）Ⅳ中B溶解的化学方程式是Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O．
（6）沉淀C的化学式是Mg（OH）₂．
（7）若X中n（B）：n（C）=1：3，则X的化学式是Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O．

Answer 1

分析 Ⅰ、气体A可使澄清石灰水变浑浊，结合抗酸药的有效成分，知该气体为CO₂．根据标准状况下的体积可知其物质的量为；
X中一定不含Si，因为硅酸盐中加入过量盐酸，会产生硅酸沉淀，而题中给出Ⅰ中为溶液；
Ⅱ、X中一定不含Na，因为Na的焰色为黄色．
Ⅲ、根据题给信息知调节pH至5～6时生成的白色沉淀为Al（OH）₃．
Ⅳ、加入过量NaOH溶液，沉淀B完全溶解，离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
Ⅴ、加入NaOH溶液调节pH至12，有白色沉淀产生，则沉淀C为Mg（OH）₂．以此可解答（1）（4）（5）（6）题；
（1）A为二氧化碳是碳原子分别和两个氧原子形成两对共用电子对形成的共价化合物；
（2）题目中盐酸的物质的量为：0.045L×2mol/L=0.09mol，二氧化碳的物质的量为：$\frac{112×1{0}^{-3}}{22.4mol/L}$=0.005mol，
Ⅰ中发生的反应为：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═CO₂↑+H₂O，根据反应的量的关系可求的（2）题；
（3）X中一定不含Si，因为硅酸盐中加入过量盐酸，会产生硅酸沉淀；
（4）调节pH至5～6时生成的白色沉淀为Al（OH）₃，NH₃•H₂0为弱电解质，离子方程式中应写为化学式；
（5）Al（OH）₃为两性氢氧化物，能溶于强碱，加入过量NaOH溶液，Al（OH）₃沉淀完全溶解；
（6）根据“Mg²⁺在pH=8.8时开始沉淀，在pH=11.4时沉淀完全；
（7）Mg（OH）₂  的物质的量为$\frac{1.74g}{58g/mol}$=0.03mol，根据X中n（B）：n（C）=1：3，则Al（OH）₃ 的物质的量为0.01mol，
则n（CO₂）：n[Al（OH）₃]：n[Mg（OH）₂]=0.005：0.01：0.03=1：2：6，则CO₃^2-、Al³⁺、Mg²⁺的物质的量之比为1：2：6，结合电荷守恒，
则CO₃^2-、Al³⁺、Mg²⁺、OH^-的物质的量之比为1：2：6：16，根据相对分子质量为602，可知1molX中含有4molH₂O，可解答（7）题中的化学式．

解答 解：（1）气体A可使澄清石灰水变浑浊，结合抗酸药的有效成分，知该气体为CO₂，为共价化合物，电子式为：，故答案为：；  
（2）Ⅰ中发生的反应为：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═CO₂↑+H₂O，盐酸的物质的量为：0.045L×2mol/L=0.09mol，二氧化碳的物质的量为：$\frac{112×1{0}^{-3}}{22.4mol/L}$=0.05mol，n（OH^-）=0.09mol-0.005mol×2=0.08mol，所以：n（OH^-）：n（CO₃^2-）=0.08mol：0.005mol=16：1，
故答案为：n（OH^-）：n（CO₃^2-）=1.6：1．    
（3）X中一定不含Si，因为硅酸盐中加入过量盐酸，会产生硅酸沉淀，而题中给出Ⅰ中为溶液，
故答案为：Si；
（4）调节pH至5～6时生成的白色沉淀为Al（OH）₃，NH₃•H₂0为弱电解质，离子方程式中应写为化学式，离子方程式为：Al³⁺+3NH₃•H₂0═Al（OH）₃+↓+3NH₄⁺，
故答案为：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（5）Al（OH）₃为两性氢氧化物，能溶于强碱，加入过量NaOH溶液，Al（OH）₃沉淀完全溶解，离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O；
（6）根据“Mg²⁺在pH=8.8时开始沉淀，在pH=11.4时沉淀完全，”加入NaOH溶液调节pH至12，有白色沉淀产生，则沉淀C为Mg（OH）₂，
故答案为：Mg（OH）₂；     
（7）已知：Mg（OH）₂  的物质的量为$\frac{1.74g}{58g/mol}$=0.03mol，根据X中n（B）：n（C）=1：3，则Al（OH）₃ 的物质的量为0.01mol，
则n（CO₂）：n[Al（OH）₃]：n[Mg（OH）₂]=0.005：0.01：0.03=1：2：6，则CO₃^2-、Al³⁺、Mg²⁺的物质的量之比为1：2：6，结合电荷守恒，
则CO₃^2-、Al³⁺、Mg²⁺、OH^-的物质的量之比为1：2：6：16，根据相对分子质量为602，可知1molX中含有4molH₂O，所以X的化学式为Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O，
故答案为：Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O．

点评 本题考查平达喜药物成分的探究实验，题目较为综合，本题易错点为第（7）题，根据质量守恒定律解答，题目难度中等．