Question

10．碳酸鎂晶須（MgCO₃•nH₂O，n=1～5的整數(shù)）廣泛應(yīng)用于冶金、耐火材料及化工產(chǎn)品等領(lǐng)域．為測定碳酸鎂晶須中n的值，學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖1裝置并進行了3次實驗：（不考慮稀鹽酸揮發(fā)）

【查閱資料】：
a、碳酸鎂晶須受熱分解，生成3種氧化物；堿石灰是氫氧化鈉和生石灰的混合物．
b、相對分子質(zhì)量：[Mr（MgCO₃）：84、Mr（H₂O）：18、Mr（MgO）：40、Mr（CO₂）：44]
【實驗步驟】
①檢驗裝置的氣密性；②準(zhǔn)確稱取3.45g MgCO₃•nH₂O放在B裝置中，連接儀器；
③打開彈簧夾a，鼓入一段時間空氣，稱量C裝置的質(zhì)量；
④關(guān)閉彈簧夾a，打開分液漏斗活塞，緩緩滴入稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣體，關(guān)閉分液漏斗活塞；
⑤打開彈簧夾a，緩緩鼓入空氣；

編  號	1	2	3
實驗前	228.00	228.00	228.00
實驗后	229.10	229.11	229.09

⑥準(zhǔn)確稱量C裝置的質(zhì)量（如表）；
⑦重復(fù)上述步驟；
⑧根據(jù)數(shù)據(jù)進行計算．
【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）A裝置中盛放的溶液是NaOH（濃）溶液，其目的是除去空氣中的CO₂防止干擾實驗
（2）D裝置的作用是防止空氣中的CO₂進入C裝置，造成誤差；
（3）計算碳酸鎂晶須中的n值：（要有計算過程）
【實驗反思】
（4）實驗結(jié)果與理論值有偏差，可以在B、C增加一個除去氯化氫氣體的裝置可以減少誤差；
（5）下列選項中，會造成CO₂測定結(jié)果偏大的是①⑤；偏小的是②③④；
①反應(yīng)結(jié)束后，沒有通空氣；           ②稱量C裝置前，沒有通空氣；
③沒有A裝置；                        ④沒有D裝置；
⑤稀鹽酸滴加速率太快；               ⑥C裝置中NaOH溶液濃度過大；
（6）為精確測定n的值，在老師指導(dǎo)下，小組同學(xué)稱取13.8g MgCO₃•nH₂O進行熱數(shù)據(jù)分析，并繪制
出如圖2所示的熱重曲線示意圖．則：
①t₂℃時，剩余固體為MgCO₃•H₂O（填化學(xué)式）；
②最終剩余的4.0g物質(zhì)是MgO（填化學(xué)式）；
③MgCO₃•nH₂O完全分解的化學(xué)方程式為：MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+3H₂O+CO₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗?zāi)康姆治鰧嶒灢襟E
（2）根據(jù)二氧化碳與碳酸鎂晶體的質(zhì)量關(guān)系分析
（3）根據(jù)實驗?zāi)康姆治鰵溲趸�鈉溶液的作用
（4）根據(jù)C裝置的作用分析D裝置的作用
（5）根據(jù)操作步驟引起的二氧化碳質(zhì)量 的變化分析對n值的影響
（6）根據(jù)圖象分析晶體分解過程及產(chǎn)物

解答 解：（1）有氣體生成的裝置必須先檢查裝置的氣密性．通過碳酸鎂晶體與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量確定n的值，實驗前應(yīng)將裝置中的二氧化碳排凈，因此先將除去二氧化碳的空氣鼓入裝置，要除去空氣中二氧化碳，可將空氣通過氫氧化鈉溶液吸收，然后關(guān)閉彈簧夾a，打開分液漏斗活塞，緩緩滴入稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣體為止，打開彈簧夾a，緩緩鼓入空氣，使產(chǎn)生的二氧化碳全部排到C裝置中，C裝置增重的質(zhì)量即為生成的二氧化碳的質(zhì)量；
（1）由上述分析可知A裝置內(nèi)盛的是氫氧化鈉溶液，以吸收空氣中的二氧化碳，防止對生成二氧化碳質(zhì)量的干擾；
（2）D裝置堿石灰的作用是防止空氣中的CO₂進入C裝置，造成誤差；
（3）3次實驗C裝置平均增重$\frac{（1.1+1.11+1.09）g}{3}$=1.1g
MgCO₃•nH₂O～CO₂
84+18n       44
3.45g       1.1g                
$\frac{84+18n}{3.45g}$=$\frac{44}{1.1g}$
解得：n=3；
（4）實驗中會產(chǎn)生氯化氫氣體，對實驗進行的干擾，而造成誤差；
（5）①反應(yīng)結(jié)束后，沒有通空氣，產(chǎn)生的二氧化碳沒有全部排到C裝置，使二氧化碳的質(zhì)量偏小，引起結(jié)果偏大
②稱量C裝置前，沒有通空氣，使空氣中二氧化碳被C裝置吸收，使二氧化碳的質(zhì)量偏大，引起結(jié)果偏�。�
③沒有A裝置，使空氣中二氧化碳被C裝置吸收，使二氧化碳的質(zhì)量偏大，引起結(jié)果偏�。�
④沒有D裝置，使外界空氣中二氧化碳進入C裝置吸收，使二氧化碳的質(zhì)量偏大，引起結(jié)果偏�。�
⑤稀鹽酸滴加速率太快，產(chǎn)生的二氧化碳沒有全部被C裝置吸收，使二氧化碳的質(zhì)量偏小，引起結(jié)果偏大
⑥C裝置中NaOH溶液濃度過大，不會影響二氧化碳的質(zhì)量，對結(jié)果沒有影響．
（7）①由第（2）問計算可知該晶體的化學(xué)式為MgCO₃•3H₂O，由圖象可知該晶體分解過程先分解生成水，當(dāng)結(jié)晶水全部失去后碳酸鎂分解生成氧化鎂和水，設(shè)t₂℃時，剩余固體化學(xué)式為MgCO₃•xH₂O，則此時分解的化學(xué)方程式為
MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃•xH₂O+（3-x）H₂O
138           13.8g         10.2g
$\frac{138}{13.8g}$=$\frac{84+x×18}{10.2g}$
x=1
故此時物質(zhì)的化學(xué)式為MgCO₃•H₂O
②t2-t3段發(fā)生的反應(yīng)MgCO₃•H₂O分解為MgCO₃和H₂O；
③根據(jù)分解過程可知最終分解過程是碳酸鎂完全分解生成氧化鎂和水，因此最終固體是氧化鎂，化學(xué)式為MgO；
故答案為：【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）完善實驗步驟：①檢查裝置的氣密性；⑤緩緩鼓入空氣；
（1）NaOH （濃）溶液； 除去空氣中的CO₂ 防止干擾實驗；
（2）D裝置的作用是    防止空氣中的CO₂進入C裝置，造成誤差；
（3）3；
【實驗反思】
（4）除去氯化氫氣體的；
（5）①⑤；  ②③④；
（6）①MgCO₃•H₂O；
②MgO；
③MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO₂↑+3H₂O

點評 本題考查通過分析實驗數(shù)據(jù)測定物質(zhì)組成，要注意保證產(chǎn)生的二氧化碳全部被吸收，同時要排除裝置內(nèi)空氣中的二氧化碳進入C裝置．