Question

8．礦物透閃石是制作玉器的一種原料，其化學(xué)式可用Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z表示．
（1）Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z改寫(xiě)成氧化物的形式為xCaO•yMgO•8SiO₂•$\frac{z}{2}$H₂O，化學(xué)式中x、y、z的代數(shù)關(guān)系式為2x+2y-z=12．
（2）對(duì)礦物樣品粉末灼燒至恒重，則減少的質(zhì)量與灼燒后固體中Si元素的質(zhì)量比為$\frac{9z}{224}$（用z表示）．
（3）為確定Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z的組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①準(zhǔn)確稱(chēng)取8.10g樣品粉末，加入足量稀鹽酸充分溶解，過(guò)濾，將沉淀灼燒得固體4.80g．
②另準(zhǔn)確稱(chēng)取8.10克樣品粉末在空氣中灼燒，樣品減少的質(zhì)量隨灼燒時(shí)間的變化如圖所示．

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算樣品的化學(xué)式（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．

Answer 1

分析 （1）硅酸鹽改寫(xiě)成氧化物的形式為：活潑金屬氧化物•較活潑金屬氧化物•SiO₂•H₂O，同時(shí)要遵循原子比例關(guān)系；根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0確定x、y、z之間的關(guān)系；
（2）固體加熱得到CaO、MgO、SiO₂、H₂O，固體減少質(zhì)量為水的質(zhì)量，根據(jù)原子守恒計(jì)算減少的質(zhì)量與灼燒后固體中Si元素的質(zhì)量比；
（3）加入鹽酸，充分溶解，過(guò)濾，將沉淀灼燒得固體4.80g為SiO₂，根據(jù)Si元素守恒計(jì)算Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算其摩爾質(zhì)量；
再空氣中灼燒，減少質(zhì)量為水的質(zhì)量，計(jì)算水的物質(zhì)的量，根據(jù)H元素守恒計(jì)算z的數(shù)值，再根據(jù)電荷守恒及摩爾質(zhì)量列方程計(jì)算x、y的值，進(jìn)而確定其化學(xué)式．

解答 解：（1）Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z改寫(xiě)成氧化物的形式為xCaO•yMgO•8SiO₂•$\frac{z}{2}$H₂O，根據(jù)電荷守恒有：2x+2y+4×8=22×2+z，整理得2x+2y-z=12，
故答案為：xCaO•yMgO•8SiO₂•$\frac{z}{2}$H₂O；2x+2y-z=12；
（2）固體加熱得到CaO、MgO、SiO₂、H₂O，固體減少質(zhì)量為水的質(zhì)量，根據(jù)原子守恒，則減少的質(zhì)量與灼燒后固體中Si元素的質(zhì)量比為$\frac{\frac{z}{2}×18}{8×28}$=$\frac{9z}{224}$，
故答案為：$\frac{9z}{224}$；
（3）n（SiO₂）=4.8g÷60g•mol^-1=0.08 mol，
Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z的摩爾質(zhì)量M=8.10g÷（0.08 mol÷8）=810 g•mol^-1，
n（H₂O）=0.36g÷18g•mol^-1=0.02 mol，
8.10gCa_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_z的物質(zhì)的量為8.10g÷810 g•mol^-1=0.01mol，
Z=0.02 mol÷0.01mol=2
根據(jù)電荷守恒：2x+2y+4×8=22×2+2
整理得：x+y=7…①
40 x+24 y+28×8+16×22+17×2=810…②
由①、②式得：x=2 y=5
故化學(xué)式為：Ca₂Mg₅Si₈O₂₂（OH）₂
答：該硅酸鹽樣品的化學(xué)式為Ca₂Mg₅Si₈O₂₂（OH）₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查考查硅酸鹽的性質(zhì)、化學(xué)式的有關(guān)計(jì)算等，明確發(fā)生的反應(yīng)是關(guān)鍵，是對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用，難度中等．