Question

8．矿物透闪石是制作玉器的一种原料，其化学式可用Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z表示．
（1）Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z改写成氧化物的形式为xCaO•yMgO•8SiO₂•$\frac{z}{2}$H₂O，化学式中x、y、z的代数关系式为2x+2y-z=12．
（2）对矿物样品粉末灼烧至恒重，则减少的质量与灼烧后固体中Si元素的质量比为$\frac{9z}{224}$（用z表示）．
（3）为确定Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z的组成，进行如下实验：
①准确称取8.10g样品粉末，加入足量稀盐酸充分溶解，过滤，将沉淀灼烧得固体4.80g．
②另准确称取8.10克样品粉末在空气中灼烧，样品减少的质量随灼烧时间的变化如图所示．

根据以上实验数据计算样品的化学式（写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）硅酸盐改写成氧化物的形式为：活泼金属氧化物•较活泼金属氧化物•SiO₂•H₂O，同时要遵循原子比例关系；根据化合价代数和为0确定x、y、z之间的关系；
（2）固体加热得到CaO、MgO、SiO₂、H₂O，固体减少质量为水的质量，根据原子守恒计算减少的质量与灼烧后固体中Si元素的质量比；
（3）加入盐酸，充分溶解，过滤，将沉淀灼烧得固体4.80g为SiO₂，根据Si元素守恒计算Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z的物质的量，进而计算其摩尔质量；
再空气中灼烧，减少质量为水的质量，计算水的物质的量，根据H元素守恒计算z的数值，再根据电荷守恒及摩尔质量列方程计算x、y的值，进而确定其化学式．

解答 解：（1）Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z改写成氧化物的形式为xCaO•yMgO•8SiO₂•$\frac{z}{2}$H₂O，根据电荷守恒有：2x+2y+4×8=22×2+z，整理得2x+2y-z=12，
故答案为：xCaO•yMgO•8SiO₂•$\frac{z}{2}$H₂O；2x+2y-z=12；
（2）固体加热得到CaO、MgO、SiO₂、H₂O，固体减少质量为水的质量，根据原子守恒，则减少的质量与灼烧后固体中Si元素的质量比为$\frac{\frac{z}{2}×18}{8×28}$=$\frac{9z}{224}$，
故答案为：$\frac{9z}{224}$；
（3）n（SiO₂）=4.8g÷60g•mol^-1=0.08 mol，
Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z的摩尔质量M=8.10g÷（0.08 mol÷8）=810 g•mol^-1，
n（H₂O）=0.36g÷18g•mol^-1=0.02 mol，
8.10gCa_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z的物质的量为8.10g÷810 g•mol^-1=0.01mol，
Z=0.02 mol÷0.01mol=2
根据电荷守恒：2x+2y+4×8=22×2+2
整理得：x+y=7…①
40 x+24 y+28×8+16×22+17×2=810…②
由①、②式得：x=2 y=5
故化学式为：Ca₂Mg₅Si₈O₂₂（OH）₂
答：该硅酸盐样品的化学式为Ca₂Mg₅Si₈O₂₂（OH）₂．

点评 本题考查考查硅酸盐的性质、化学式的有关计算等，明确发生的反应是关键，是对基础知识的综合应用，难度中等．