题目内容
镁及其化合物在工业上有广泛的应用．完成下列计算：
（1）称取某镁铝合金10g，放入100mL 3mol/L的NaOH溶液中，完全反应收集到6.72L的H2（标准状况）．该合金中镁的质量分数为
（2）将镁条在空气中燃烧后的产物溶解在50mL 1.6mol/L的盐酸中恰好完全反应，再加入过量NaOH把NH3全部蒸发出来，经测定NH3为0.102g，则镁条在空气中燃烧的产物及质量为
（3）Mg（HCO3）2溶液加热分解，得到产品轻质碳酸镁．18.2g轻质碳酸镁样品经高温完全分解后得8.0g 氧化镁固体，放出3.36L二氧化碳（标准状况），求轻质碳酸镁的化学式．
（4）氯离子插层的镁铝水滑石（Mg-Al-Cl LDHs）是一种新型的阴离子交换材料．其结构示意图如图所示（每一层可视作平面无限延伸结构）．该离子交换原理是将插层离子与其它阴离子进行等电荷交换．取镁铝水滑石10.66g与0.02mol Na2CO3发生完全交换，产物在高温下完全分解，得到金属氧化物和气体．将金属氧化物加入稀硝酸完全溶解后，再加入NaOH溶液直至过量，最终得到4.64g白色沉淀．求Mg-Al-Cl LDHs的化学式．
考点：有关混合物反应的计算
专题：计算题
分析：（1）发生反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，根据方程式计算Al的质量，进而计算Mg的质量，再计算合金中Mg的质量分数；
（2）Mg条在空气中燃烧生成MgO与Mg3N2，根据氮原子守恒计算n（Mg3N2），进而计算m（Mg3N2），与盐酸反应生成氯化镁与氯化铵，根据氯离子守恒计算n（MgCl2），再根据Mg原子守恒计算n（MgO），进而计算m（MgO）；
（3）18.2g轻质碳酸镁样品经高温完全分解后得8.0g 氧化镁固体，放出3.36L二氧化碳（标准状况），二氧化碳的质量为
×44g/mol=6.6g，而8g+6.6g=14.6g＜18.2g，故有水生成，则生成水的质量为18.2g-14.6g=3.6g，根据碳原子守恒计算n（CO32-），根据Mg原子守恒计算n（Mg2+），根据电荷守恒判断计算n（OH-），再根据H元素守恒判断计算n（H2O），进而确定其化学式；
（4）氯离子插层的镁铝水滑石中氯离子与碳酸根离子交换，根据电荷守恒可以计算n（Cl-）；完全交换产物在高温下完全分解，得到金属氧化物和气体，应是氧化镁、氧化铝与二氧化碳，将金属氧化物加入稀硝酸完全溶解后，再加入NaOH溶液直至过量，最终得到4.64g白色沉淀为Mg（OH）2，据此计算n（Mg2+），由结构示意图可知，Mg2+与Al3+的个数比为2：1，据此计算n（Al3+），再根据电荷守恒计算n（OH-），根据质量守恒判断计算n（H2O），进而确定Mg-Al-Cl LDHs的化学式．
（2）Mg条在空气中燃烧生成MgO与Mg3N2，根据氮原子守恒计算n（Mg3N2），进而计算m（Mg3N2），与盐酸反应生成氯化镁与氯化铵，根据氯离子守恒计算n（MgCl2），再根据Mg原子守恒计算n（MgO），进而计算m（MgO）；
（3）18.2g轻质碳酸镁样品经高温完全分解后得8.0g 氧化镁固体，放出3.36L二氧化碳（标准状况），二氧化碳的质量为
| 3.36L |
| 22.4L/mol |
（4）氯离子插层的镁铝水滑石中氯离子与碳酸根离子交换，根据电荷守恒可以计算n（Cl-）；完全交换产物在高温下完全分解，得到金属氧化物和气体，应是氧化镁、氧化铝与二氧化碳，将金属氧化物加入稀硝酸完全溶解后，再加入NaOH溶液直至过量，最终得到4.64g白色沉淀为Mg（OH）2，据此计算n（Mg2+），由结构示意图可知，Mg2+与Al3+的个数比为2：1，据此计算n（Al3+），再根据电荷守恒计算n（OH-），根据质量守恒判断计算n（H2O），进而确定Mg-Al-Cl LDHs的化学式．
解答：
解：（1）氢气的物质的量为
=0.3mol，发生反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，可知Al的物质的量为0.3mol×
=0.2mol，Al的质量为0.2mol×27g/mol=5.4g，Mg的质量为10g-5.4g=4.6g，故合金中Mg的质量分数为
×100%=46%，故答案为：46%；
（2）Mg条在空气中燃烧生成MgO与Mg3N2，根据氮原子守恒n（Mg3N2）=
n（NH3）=
×
=0.003mol，故m（Mg3N2）=0.003mol×100g/mol=0.3g，燃烧产物与盐酸反应生成氯化镁与氯化铵，根据氯离子守恒2n（MgCl2）+n（NH4Cl）=n（HCl），即2n（MgCl2）+
=0.05L×1.6mol/L，则n（MgCl2）=0.037mol，根据Mg原子守恒n（MgO）+3n（Mg3N2）=n（MgCl2），故n（MgO）=0.037mol-0.003mol×3=0.028mol，故m（MgO）=0.028mol×40g/mol=1.12g，
故答案为：MgO 1.12g；Mg3N2 0.3g；
（3）18.2g轻质碳酸镁样品经高温完全分解后得8.0g 氧化镁固体，放出3.36L二氧化碳（标准状况），二氧化碳的质量为
×44g/mol=6.6g，而8g+6.6g=14.6g＜18.2g，故有水生成，则生成水的质量为18.2g-14.6g=3.6g，
放出CO2的物质的量为
=0.15 mol，则n（CO32-）=0.15 mol，
由题意n（Mg2+）=n（MgO）=
=0.2 mol，
由题意根据电荷守恒，得n（OH-）=2n（Mg2+）-2n（CO32-）=0.1mol，
则n（H2O）=（18.2g-0.1mol×24g/mol-0.15mol×60g/mol-0.1mol╳17g/mol）÷18g/mol=0.15 mol，
故n（MgCO3）：n[Mg（OH）2]：n（H2O）=0.15mol：（0.2mol-0.15mol）：0.15mol=3：1：3，
可得出晶体的化学式为3MgCO3?Mg（OH）2?3H2O，
答：晶体的化学式为3MgCO3?Mg（OH）2?3H2O；
（4）氯离子插层的镁铝水滑石中氯离子与碳酸根离子交换，根据电荷守恒n（Cl-）=2n（CO32-）=0.02mol×2=0.04mol，
完全交换产物在高温下完全分解，得到金属氧化物和气体，应是氧化镁、氧化铝与二氧化碳，将金属氧化物加入稀硝酸完全溶解后，再加入NaOH溶液直至过量，最终得到4.64g白色沉淀为Mg（OH）2，则n（Mg2+）=n[Mg（OH）2]=
=0.08mol，
由结构示意图可知，Mg2+与Al3+的个数比为2：1，n（Al3+）=
n（Mg2+）=0.04mol，
根据电荷守恒n（OH-）=0.04mol×3+0.08mol×2-0.04mol×1=0.24mol，
根据质量守恒则n（H2O）=（10.66g-0.04mol×27g/mol-0.08mol×24g/mol-0.04mol×35.5g/mol-0.24mol×17g/mol）÷18g/mol=0.12mol，
故n（Al3+）：n（Mg2+）：n（OH-）：n（Cl-）：n（H2O）=0.04：0.08：0.24：0.04：0.12=1：2：6：1：3，
故镁铝水滑石的化学式为Mg2Al（OH）6Cl?3H2O，
答：镁铝水滑石的化学式为Mg2Al（OH）6Cl?3H2O．
| 6.72L |
| 22.4L/mol |
| 2 |
| 3 |
| 4.6g |
| 10g |
（2）Mg条在空气中燃烧生成MgO与Mg3N2，根据氮原子守恒n（Mg3N2）=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 0.102g |
| 17g/mol |
| 0.102g |
| 17g/mol |
故答案为：MgO 1.12g；Mg3N2 0.3g；
（3）18.2g轻质碳酸镁样品经高温完全分解后得8.0g 氧化镁固体，放出3.36L二氧化碳（标准状况），二氧化碳的质量为
| 3.36L |
| 22.4L/mol |
放出CO2的物质的量为
| 3.36L |
| 22.4L/mol |
由题意n（Mg2+）=n（MgO）=
| 8g |
| 40g/mol |
由题意根据电荷守恒，得n（OH-）=2n（Mg2+）-2n（CO32-）=0.1mol，
则n（H2O）=（18.2g-0.1mol×24g/mol-0.15mol×60g/mol-0.1mol╳17g/mol）÷18g/mol=0.15 mol，
故n（MgCO3）：n[Mg（OH）2]：n（H2O）=0.15mol：（0.2mol-0.15mol）：0.15mol=3：1：3，
可得出晶体的化学式为3MgCO3?Mg（OH）2?3H2O，
答：晶体的化学式为3MgCO3?Mg（OH）2?3H2O；
（4）氯离子插层的镁铝水滑石中氯离子与碳酸根离子交换，根据电荷守恒n（Cl-）=2n（CO32-）=0.02mol×2=0.04mol，
完全交换产物在高温下完全分解，得到金属氧化物和气体，应是氧化镁、氧化铝与二氧化碳，将金属氧化物加入稀硝酸完全溶解后，再加入NaOH溶液直至过量，最终得到4.64g白色沉淀为Mg（OH）2，则n（Mg2+）=n[Mg（OH）2]=
| 4.64g |
| 58g/mol |
由结构示意图可知，Mg2+与Al3+的个数比为2：1，n（Al3+）=
| 1 |
| 2 |
根据电荷守恒n（OH-）=0.04mol×3+0.08mol×2-0.04mol×1=0.24mol，
根据质量守恒则n（H2O）=（10.66g-0.04mol×27g/mol-0.08mol×24g/mol-0.04mol×35.5g/mol-0.24mol×17g/mol）÷18g/mol=0.12mol，
故n（Al3+）：n（Mg2+）：n（OH-）：n（Cl-）：n（H2O）=0.04：0.08：0.24：0.04：0.12=1：2：6：1：3，
故镁铝水滑石的化学式为Mg2Al（OH）6Cl?3H2O，
答：镁铝水滑石的化学式为Mg2Al（OH）6Cl?3H2O．
点评：本题考查混合物计算，属于拼合型题目，题目计算量大，综合考查学生分析计算能力，难度较大．
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的合成路线，合成路线流程图示例如下：CH2-CH2化学实验设计和操作中需要重视师生安全和环境保护问题．下列操作方法正确的是（ ）
| A、制NO时，将鼻孔凑到集气瓶口闻NO的气味 |
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能在溶液中大量共存的一组离子是（ ）
| A、H+、Na+、AlO2─、Cl─ |
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| A、变棕黄色 | B、变浅绿色 |
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