Question

氯離子插層鎂鋁水滑石[Mg₂Al（OH）₆Cl?xH₂O]是一種新型離子交換材料，其在高溫下完全分解為MgO、
Al₂O₃、HCl和水蒸氣．現(xiàn)用如圖0所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)確定其化學(xué)式（固定裝置略去）．


（1）Mg₂Al（OH）₆Cl?xH₂O熱分解的化學(xué)方程式為

 

．
（2）若只通過(guò)測(cè)定裝置C、D的增重來(lái)確定x，則裝置的連接順序?yàn)?div id="x5bxthm" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

（按氣流方向，用接口字母表示），其中C的作用是

 

．裝置連接后，首先要進(jìn)行的操作的名稱(chēng)是

 

．
（3）加熱前先通N₂排盡裝置中的空氣，稱(chēng)取C、D的初始質(zhì)量后，再持續(xù)通入N₂的作用是

 

、

 

等．
（4）完全分解后測(cè)得C增重3.65g、D增重9.90g，則x=

 

．若取消冷卻玻管B后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定的x值將

 

（填“偏高”或“偏低”）．
（5）上述水滑石在空氣中放置時(shí)易發(fā)生反應(yīng)生成[Mg₂Al（OH）₆Cl_1-2y（CO₃）_y?zH₂O]，該生成物能發(fā)生類(lèi)似的熱分解反應(yīng)，現(xiàn)以此物質(zhì)為樣品，用（2）中連接的裝置和試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定z，除測(cè)定D的增重外，至少還需測(cè)定

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見(jiàn)氣體的檢驗(yàn)與除雜方法,書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專(zhuān)題：科學(xué)探究

分析：（1）根據(jù)題意：[Mg₂Al（OH）₆Cl?xH₂O]高溫下完全分解為MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸氣，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書(shū)寫(xiě)方程式；
（2）應(yīng)該首先通過(guò)D裝置吸收水蒸氣，后通過(guò)C裝置吸收HCl；將氣體通過(guò)洗氣瓶進(jìn)行洗氣時(shí)，應(yīng)該從長(zhǎng)導(dǎo)管一側(cè)通入氣體；
（3）為了避免引起實(shí)驗(yàn)誤差，保證反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部被裝置C、D吸收，所以要通入N₂排出裝置內(nèi)殘留的氣體，同時(shí)也是為了防止產(chǎn)生倒吸；
（4）根據(jù)反應(yīng)的方程式計(jì)算X的值，若沒(méi)有冷卻玻璃管，由于氣溫偏高，裝置D不能將水蒸汽完全吸收而導(dǎo)致結(jié)果偏低．
（5）由于化學(xué)式中出現(xiàn)兩個(gè)未知數(shù)，所以必須測(cè)量3個(gè)數(shù)據(jù)，列二元一次方程組進(jìn)行求解，需測(cè)定D的增重、裝置C的增重及樣品質(zhì)量．

解答：解：
（1）根據(jù)題給信息：[Mg₂Al（OH）₆Cl?xH₂O]高溫下完全分解為MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸氣，可寫(xiě)出其化學(xué)方程式：2[Mg₂Al（OH）₆Cl?xH₂O]

高溫  .

4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑；
（2）裝置C的作用是吸收反應(yīng)生成的HCl氣體，裝置D的作用是吸收水蒸氣，應(yīng)該首先通過(guò)D裝置吸收水蒸氣，后通過(guò)C裝置吸收HCl；將氣體通過(guò)洗氣瓶進(jìn)行洗氣時(shí)，應(yīng)該從長(zhǎng)導(dǎo)管一側(cè)通入氣體，讓氣體與溶液充分接觸反應(yīng)，故其連接順序是a→e→d→b；連接好裝置后首先應(yīng)該檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣，影響測(cè)量結(jié)果；
（3）因?yàn)榧訜岷蟮难b置中含有殘留的HCl和水蒸氣，為了避免引起實(shí)驗(yàn)誤差，保證反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部被裝置C、D吸收，所以要通入N₂排出裝置內(nèi)殘留的氣體，同時(shí)也是為了防止產(chǎn)生倒吸；
將分解產(chǎn)生的氣體全部帶入裝置C、D中完全吸收；防止產(chǎn)生倒吸；
（4）2[Mg₂Al（OH）₆Cl?xH₂O]

高溫  .

4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑
                                           73     18×（5+2x）
                                          3.65g    9.90g
則 

73

3.65g

=

18×(5+2x)

9.90g

，解得x=3，
若沒(méi)有冷卻玻璃管，由于氣溫偏高，裝置D不能將水蒸汽完全吸收而導(dǎo)致結(jié)果偏低．
（5）由于化學(xué)式中出現(xiàn)兩個(gè)未知數(shù)，所以必須測(cè)量3個(gè)數(shù)據(jù)，列二元一次方程組進(jìn)行求解，所以除測(cè)定D的增重外，還需要測(cè)量?jī)蓚�(gè)數(shù)據(jù)，即裝置C的增重及樣品質(zhì)量（或樣品質(zhì)量及樣品分解后殘余物質(zhì)量或裝置C的增重及樣品分解后殘余物質(zhì)量）．
故答案為；
（1）2[Mg₂Al（OH）₆Cl?xH₂O]

高溫  .

4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑；
（2）a-e-d-b；吸收HCl氣體；檢查氣密性；
（3）將分解產(chǎn)生的氣體全部帶入裝置C、D中完全吸收；防止產(chǎn)生倒吸（合理答案均給分）；
（4）3；偏低；
（5）裝置C的增重及樣品質(zhì)量（樣品質(zhì)量及樣品分解后殘余物質(zhì)量或裝置C的增重及樣品分解后殘余物質(zhì)量）．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)流程的理解和熟悉實(shí)驗(yàn)操作，同時(shí)通過(guò)計(jì)算，確定水分子數(shù)．綜合性較強(qiáng)，題目難度較大．