Question

17．無水氯化鎂是制備某種催化劑的中間體．某研究性學習小組設(shè)計實驗方案進行制取無水氯化鎂等實驗．請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />[實驗一]利用如圖實驗裝置（夾持和加熱裝置省略），在HCl氣流中小心加熱MgCl₂•6H₂O晶體制取無水氯化鎂（無水氯化鎂易吸水）．燒瓶中發(fā)生的反應(yīng)為：NaCl+H₂SO₄（濃）═NaHSO₄+HCl↑

（1）試劑X是濃硫酸．
（2）該實驗裝置存在一個缺陷是沒有尾氣處理裝置．
[實驗二]通過下列步驟，測定實驗一所得產(chǎn)物中氯元素含量以確定產(chǎn)物是否含有結(jié)晶水：
①稱取m₁g樣品置于燒杯中，充分溶解；②加入足量硝酸銀溶液，充分反應(yīng)后，過濾；③洗滌沉淀，干燥至恒重，稱得沉淀質(zhì)量為m₂g．
（3）若步驟③的操作中未洗滌沉淀，將導致測得的氯元素含量偏高（填“偏高”或“偏低”）
（4）若測得m₁=10.40，m₂=28.70，則所得產(chǎn)品MgCl₂•nH₂O中n的值為$\frac{1}{2}$．
[實驗三]一定條件下，氯化鎂與四氯化鈦的混合物可作烯烴聚合反應(yīng)的催化劑．為了探究溫度、氯化鎂固體的含水量以及粉碎方式對該催化劑催化效果的影響，設(shè)計如表對比實驗：

實驗序號	氯化鎂固體中氯元素含量/%	溫度/℃	粉碎方式	催化效果/g•g-1
1	70.97	20	滾動球磨	3.9×104
2	74.45	20	滾動球磨	5.0×104
3	74.45	20	振動球磨	5.9×104
4	ω	100	振動球磨	6.5×104

注：催化效果用單位時間內(nèi)每克催化劑得到產(chǎn)品的質(zhì)量來表示
（5）表中ω=74.45．
（6）從實驗1、2可以得出的結(jié)論是氯化鎂固體含水量越高，催化劑催化效果越差．
（7）設(shè)計實驗2、3的目的是探究粉碎方式對催化劑催化效果的影響．

Answer 1

分析 [實驗一]燒瓶中發(fā)生的反應(yīng)為：NaCl+H₂SO₄（濃）═NaHSO₄+HCl↑，制得的氯化氫氣體中含有水蒸氣，氯化鎂中的鎂離子易水解，需用濃硫酸干燥氯化氫，所以X為濃硫酸，鎂離子易水解生成氫氧化鎂和氫離子，發(fā)生Mg²⁺+2H₂O?Mg（OH）₂+2H⁺，在HCl氣流中小心加熱MgCl₂•6H₂O晶體，使C（H⁺）增大，抑制Mg²⁺的水解成Mg（OH）₂，且?guī)ё進gCl₂•6H₂O受熱產(chǎn)生的水汽，確保生成MgCl₂，最后盛有濃硫酸的洗氣瓶防止空氣中的水蒸氣進入MgCl₂•6H₂O晶體分解裝置，氯化氫有毒，缺少尾氣處理裝置．
（1）用濃硫酸干燥氯化氫；（2）氯化氫有毒，缺少尾氣處理裝置；
[實驗二]根據(jù)2n（AgCl）=n（MgCl₂）以確定產(chǎn)物是否含有結(jié)晶水，步驟③的操作中未洗滌沉淀，雜質(zhì)誤計入氯化銀沉淀，將導致測得的氯元素含量偏高，根據(jù)氯元素
守恒計算n的值；
（3）若步驟③的操作中未洗滌沉淀，雜質(zhì)誤計入氯化銀沉淀；
（4）m₁=10.40樣品質(zhì)量，m₂=28.70AgCl質(zhì)量，根據(jù)2n（AgCl）=n（MgCl₂）計算n的值；
[實驗三]探究溫度、氯化鎂固體的含水量以及粉碎方式對該催化劑催化效果的影響，設(shè)計實驗時，需做對比實驗，對比實驗時只能改變一個條件．
（1）做對比實驗時只能改變一個條件；（2）根據(jù)實驗1、2中催化效果數(shù)據(jù)分析；（3）根據(jù)實驗2、3中改變的條件分析．

解答 解：[實驗一]（1）燒瓶中發(fā)生的反應(yīng)為：NaCl+H₂SO₄（濃）═NaHSO₄+HCl↑，制得的氯化氫氣體中含有水蒸氣，氯化鎂中的鎂離子易水解，需用濃硫酸干燥氯化氫，所以X為濃硫酸，
故答案為：濃硫酸；
（2）鎂離子易水解生成氫氧化鎂和氫離子，發(fā)生Mg²⁺+2H₂O?Mg（OH）₂+2H⁺，在HCl氣流中小心加熱MgCl₂•6H₂O晶體，使C（H⁺）增大，抑制Mg²⁺的水解成Mg（OH）₂，且?guī)ё進gCl₂•6H₂O受熱產(chǎn)生的水汽，確保生成MgCl₂，氯化氫有毒，缺少尾氣處理裝置，
故答案為：沒有尾氣處理裝置；
[實驗二]（3）若步驟③的操作中未洗滌沉淀，雜質(zhì)誤計入氯化銀沉淀，將導致測得的氯元素含量偏高，
故答案為：偏高； 
（4）m₁=10.40樣品質(zhì)量，m₂=28.70AgCl質(zhì)量，n（AgCl）=$\frac{m}{M}$=$\frac{28.70g}{143.5g/mol}$=0.2mol，2n（AgCl）=n（MgCl₂），n（MgCl₂）=0.1mol，m（MgCl₂）=9.5g，則n（H₂O）=$\frac{10.40g-9.5g}{18g/mol}$=0.05mol，n（MgCl₂）=0.1mol，則n（MgCl₂）：n（H₂O）=1：$\frac{1}{2}$，即n=$\frac{1}{2}$，
故答案為：$\frac{1}{2}$；
[實驗三]（5）做對比實驗時只能改變一個條件，由表中數(shù)據(jù)可知，實驗4中溫度為100℃，所以與實驗3比較其它條件不變，則ω=74.45，
故答案為：74.45；
（6）實驗1中氯元素含量低，則水的含量高，對應(yīng)的催化效果差，所以氯化鎂固體含水量越高，催化劑催化效果越差，
故答案為：氯化鎂固體含水量越高，催化劑催化效果越差；
（7）實驗2、3中改變的條件中只有粉碎方式不同，其它都相同，所以實驗2、3的目的是探究粉碎方式對催化劑催化效果的影響，
故答案為：探究粉碎方式對催化劑催化效果的影響．

點評 本題考查了實驗設(shè)計，是高考中的常見題型，試題綜合性較強，側(cè)重于考查學生對所學知識的應(yīng)用能力，及學生的實驗探究能力，題目難度中等．