Question

15．堿式碳酸鹽A可用作胃藥，其組成可表示為Al₂Mg₆（OH）_x（CO₃）_y•zH₂O．某�；瘜W(xué)興趣小組欲測(cè)定其化學(xué)式，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：稱(chēng)取一定質(zhì)量的A，加熱分解至恒重．
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：稱(chēng)取一定質(zhì)量的A，與足量的酸反應(yīng)，測(cè)量生成CO₂氣體的質(zhì)量．
可供選擇的儀器和藥品如圖所示（酸溶液限選6mol•L^-1鹽酸或6mol•L^-1硫酸，其他試劑任選）．
回答下列問(wèn)題：
（1）儀器乙的名稱(chēng)為圓底燒瓶．
（2）請(qǐng)選擇必要的裝置完成實(shí)驗(yàn)Ⅱ，正確的連接順序a→e→f→g→h（或h，g）→i（按氣流方向，用接口字母表示）；選用的酸溶液是6mol/L的硫酸．
（3）有人提出不采用實(shí)驗(yàn)Ⅰ，可在實(shí)驗(yàn)Ⅱ結(jié)束后，在A完全反應(yīng)后所得溶液中滴加足量的氨水，用無(wú)灰濾紙過(guò)濾，用蒸餾水洗滌反應(yīng)容器2～3次，將洗滌液過(guò)濾，洗滌沉淀2～3次，將附著沉淀的濾紙放到坩堝中加熱分解至恒重．判斷沉淀已洗滌干凈的方法是取少量最后一次沉淀洗滌液于試管中，滴加氯化鋇溶液后無(wú)渾濁，說(shuō)明沉淀已洗滌干凈．
實(shí)際上未采用該方案的原因是不符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的D
A．科學(xué)性　　　　　　B．安全性        C．可行性           D．簡(jiǎn)約性
（4）x與y的關(guān)系式是x+2y=18（用等式表示）．
（5）通過(guò)實(shí)驗(yàn)Ⅰ的相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算可得A的摩爾質(zhì)量為602.0g•mol^-1．實(shí)驗(yàn)Ⅱ中稱(chēng)得樣品A的質(zhì)量為9.030g，與足量酸完全反應(yīng)后，CO₂吸收裝置增重0.660g，則A的化學(xué)式為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)儀器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，儀器乙的名稱(chēng)為圓底燒瓶；
（2）要準(zhǔn)確測(cè)量反應(yīng)中生成的CO₂，則需要除去裝置中殘留的空氣，因此反應(yīng)前需要利用空氣排盡裝置的中的空氣；由于空氣中含有CO₂因此空氣要首先通過(guò)氫氧化鈉溶液除去空氣中的CO₂；又因?yàn)榉磻?yīng)中生成的CO₂含有水蒸氣，所以還需要先通過(guò)濃硫酸除去水蒸氣，最后再通過(guò)堿石灰吸收CO₂．同時(shí)為了防止后面空氣中的CO₂也被吸收，還需要再連接有個(gè)盛有堿石灰的干燥管或U形管，據(jù)此分析連接順序；根據(jù)鹽酸具有易揮發(fā)產(chǎn)生雜質(zhì)氣體來(lái)選擇；
（3）由于濾液中含有SO₄^2-，因此可以通過(guò)檢驗(yàn)SO₄^2-來(lái)檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈，即取少量最后一次沉淀洗滌液于試管中，滴加氯化鋇溶液后無(wú)渾濁，說(shuō)明沉淀已洗滌干凈；根據(jù)A的組成陽(yáng)離子可知，生成的沉淀是氫氧化鎂和氫氧化鋁，但由于沉淀的生成、過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量過(guò)程過(guò)于復(fù)雜進(jìn)行判斷；
（4）根據(jù)化學(xué)式Al₂Mg₆（OH）x（CO₃）y•zH₂O并依據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0列式判斷；
（5）CO₂吸收裝置增重0.660g，則CO₂的物質(zhì)的量=$\frac{0.660}{44}$=0.015mol，9.030g樣品的物質(zhì)的量=$\frac{9.030}{602}$=0.015mol，所以根據(jù)原子守恒可知y=1，則x=18-2y=16，最后再根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算z的數(shù)值．

解答 解：（1）根據(jù)儀器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，儀器乙的名稱(chēng)為圓底燒瓶，
故答案為：圓底燒瓶；
（2）要準(zhǔn)確測(cè)量反應(yīng)中生成的CO₂，則需要除去裝置中殘留的空氣，因此反應(yīng)前需要利用空氣排盡裝置的中的空氣；由于空氣中含有CO₂因此空氣要首先通過(guò)氫氧化鈉溶液除去空氣中的CO₂；又因?yàn)榉磻?yīng)中生成的CO₂含有水蒸氣，所以還需要先通過(guò)濃硫酸除去水蒸氣，最后再通過(guò)堿石灰吸收CO₂．同時(shí)為了防止后面空氣中的CO₂也被吸收，還需要再連接有個(gè)盛有堿石灰的干燥管或U形管，因此正確的連接順序是a→e→f→g→h（或h，g）→i；由于鹽酸易揮發(fā)，所以應(yīng)該選擇6mol/L的硫酸，
故答案為：a→e→f→g→h（或h，g）→i；6mol/L的硫酸；
（3）由于濾液中含有SO₄^2-，因此可以通過(guò)檢驗(yàn)SO₄^2-來(lái)檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈，即取少量最后一次沉淀洗滌液于試管中，滴加氯化鋇溶液后無(wú)渾濁，說(shuō)明沉淀已洗滌干凈；根據(jù)A的組成陽(yáng)離子可知，生成的沉淀是氫氧化鎂和氫氧化鋁，但由于沉淀的生成、過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，因此實(shí)際上未采用該方案的原因是不符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)約性，
故答案為：取少量最后一次沉淀洗滌液于試管中，滴加氯化鋇溶液后無(wú)渾濁，說(shuō)明沉淀已洗滌干凈；D；
（4）根據(jù)化學(xué)式Al₂Mg₆（OH）x（CO₃）y•zH₂O并依據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0可知，x+2y=3×2+2×6=18，
故答案為：x+2y=18；
（5）CO₂吸收裝置增重0.660g，則CO₂的物質(zhì)的量=$\frac{0.660}{44}$=0.015mol
9.030g樣品的物質(zhì)的量=$\frac{9.030}{602}$=0.015mol
所以根據(jù)原子守恒可知y=1
則x=18-2y=16
所以z=$\frac{602-27×2-34×6-17×16-60}{18}$=4，
因此該物質(zhì)的化學(xué)式為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O，
故答案為：Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究確定堿式碳酸鹽的化學(xué)式的方法，該題是高考中的常見(jiàn)題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強(qiáng)，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作能力．