Question

已知达喜是常用的中和胃酸的药物，其化学成分是铝和镁的碱式盐．
（1）取该碱式盐3.01g，加入2.0mol/L盐酸使其溶解，当加入盐酸42.5mL时开始产生CO₂，加入盐酸至45.0mL时正好反应完全，计算该碱式盐样品中氢氧根与碳酸根的物质的量之比．
（2）在上述碱式盐溶于盐酸后的溶液中加入过量氢氧化钠，过滤，沉淀物进行干燥后重1.74g，若该碱式盐中氢元素的质量分数为0.040，试推测该碱式盐的化学式．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）产生二氧化碳，发生反应：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，根据该阶段消耗的盐酸计算n（HCO₃^-），根据C元素守恒n（CO₃^2-）=n（HCO₃^-），
从开始到加入42.5mL盐酸，发生反应：OH^-+H⁺=H₂O，CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，根据该该阶段消耗的盐酸计算n（OH^-）；
（2）由已知得1.74 g沉淀为Mg（OH）₂，根据Mg元素守恒得碱式盐中含n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]，（1）中加入盐酸完全反应时，溶液中溶质为MgCl₂、AlCl₃，利用Cl元素守恒得：n（HCl）=2n（MgCl₂）+3n（AlCl₃），根据Al元素守恒n（Al³⁺）=n（AlCl₃），再根据质量守恒定律与H元素质量分数判断是否含有结晶水，计算各微粒的物质的量之比，进而确定该碱式盐的化学式．

解答： 解：（1）产生二氧化碳，发生反应：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，当加到HCl的物质的量为2.0 mol/L×42.5 mL×10^-3L?mL^-1=0.085 mol时开始产生CO₂；而当加到2.0 mol/L×45.0 mL×10^-3 L?mL^-1=0.090 mol时正好反应完全．所以n（CO₃^2-）=n（HCO₃^-）=0.090 mol-0.085 mol=0.005 mol．
又由于达喜为铝和镁的碱式盐，从开始到加入42.5mL盐酸，发生反应：OH^-+H⁺=H₂O，CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，所以n（OH^-）=0.085 mol-0.005 mol=0.08 mol．
所以

n(OH-)

n( CO 2- 3 )

=

0.08mol

0.005mol

=

16

1

，
答：该碱式盐样品中氢氧根与碳酸根的物质的量之比为16：1．
（2）由已知得1.74 g沉淀为Mg（OH）₂，根据Mg元素守恒得碱式盐中含n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=

1.74g

58g/mol

=0.03mol，
（1）中加入盐酸完全反应时，溶液中溶质为MgCl₂、AlCl₃，利用Cl元素守恒得：n（HCl）=2n（MgCl₂）+3n（AlCl₃），根据Al元素守恒n（Al³⁺）=n（AlCl₃），所以n（Al³⁺）=

2.0mol/L×45mL×10-3L?mL-1-0.03mol×2

3

=0.01 mol，
又由（1）得n（OH^-）=0.08 mol、n（CO₃^2-）=0.005 mol．因为0.03 mol×24 g/mol+0.01 mol×27 g/mol+0.08 mol×17 g/mol+0.005 mol×60 g/mol=2.65g＜3.01 g．所以含有n（H₂O）=

3.01g-2.65g

18g/mol

=0.02 mol，故n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）：n（H₂O）=0.01 mol：0.03 mol：0.08 mol：0.005mol：0.02 mol=2：6：16：1：4，所以该碱式盐的化学式为Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O．
答：该碱式盐的化学式为Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O．

点评：本题考查化学方程式计算、物质组成确定，明确各阶段发生的反应是解题关键，侧重考查学生对于实验数据的分析处理能力，题目过程复杂，计算量较大，（2）中注意利用质量守恒确定含有结晶水，为易错点，难度较大．