Question

【題目】鎂是一種銀白色的堿土金屬，鎂元素在地殼中的含量約為2.00%，位居第八位，鎂及其化合物在研究和生產(chǎn)中具有廣泛用途。請回答下列問題：

(1)在室溫下，純凈的氮化鎂(Mg3N2)為黃綠色的粉末，能與水反應(yīng)，常用作觸媒，實(shí)驗(yàn)室用如圖1所示裝置和藥品制備少量氮化鎂。

①A中盛裝的是____，B中可盛裝堿石灰，二者混合可制取氨氣。

②按照氣流的方向從左至右連接裝置：a接____、____接____、_b__接____。

③氣體通過CuO這一裝置的目的是什么？用化學(xué)方程式回答：______。

④無水氯化鈣裝置可防止外界空氣中的水進(jìn)入，以防_____________(化學(xué)方程式表示)的發(fā)生。

(2)碳酸鎂可用作耐火材料、鍋爐和管道的保溫材料，以及食品、藥品、化妝品、橡膠、墨水等的添加劑。

Ⅰ.合成碳酸鎂晶體的步驟如下：

步驟1：配制0.5 mol·L－1MgSO4溶液和0.5 mol·L－1NH4HCO3溶液。

步驟2：用量筒量取500 mL NH4HCO3溶液于1 000 mL四口燒瓶中，開啟攪拌器，溫度控制在50 ℃。

步驟3：將250 mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中，1 min內(nèi)滴加完畢，然后用氨水調(diào)節(jié)溶液pH到9.5。

步驟4：放置1 h后，過濾，洗滌。

步驟5：在40 ℃的真空干燥箱中干燥10 h，得到產(chǎn)品碳酸鎂晶體(MgCO3·nH2O，n＝1～5)。

①配制0.5 mol·L－1MgSO4溶液500 mL，需要的儀器有托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管、____。

②步驟3中加氨水后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________

Ⅱ.測定合成的MgCO3·nH2O中的n值。

稱量1.000 g碳酸鎂晶體，放入圖2所示的廣口瓶中，加入適量水，滴入稀硫酸與晶體反應(yīng)，生成的CO2被NaOH溶液吸收，在室溫下反應(yīng)4～5 h，后期將溫度升到30 ℃，最后燒杯中的溶液用已知濃度的鹽酸滴定，測得生成CO2的總量；重復(fù)上述操作2次。

③上述反應(yīng)后期要升溫到30 ℃，主要目的是_____________________

④若實(shí)驗(yàn)測得1.000 g碳酸鎂晶體產(chǎn)生CO2的平均物質(zhì)的量為a mol，則n為__________(用含a的表達(dá)式表示)。

⑤若稱取100 g上述晶體進(jìn)行熱重分析，得到的熱重曲線如圖3所示，則合成的晶體中n＝____(取整數(shù))。

Answer 1

【答案】濃氨水 d e c b f 2NH3＋3CuON2＋3H2O＋3Cu Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑ 500mL容量瓶 Mg2＋＋HCO3-＋NH3·H2O＋(n－1)H2OMgCO3·nH2O↓＋NH4+。 升高溫度，氣體的溶解度減小，使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全 1-84a/18a 1

【解析】

根據(jù)題意可知，本題考查了物質(zhì)含量的實(shí)驗(yàn)探究過程分析、實(shí)驗(yàn)裝置的連接，運(yùn)用各物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和裝置連接步驟分析。

(1)①A、B二者混合可制取氨氣，而濃氨水和生石灰或氫氧化鈉固體混合放熱,可使一水合氨分解生成氨氣。因此A中盛裝的是濃氨水；

故答案為：濃氨水；

②根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募邦}給裝置可知,按照氣流的方向從左向右連接裝置的順序?yàn)?/span>:a接d，e接c，b接f；

故答案為：d； e ； c ；b ；f；

③氣體通過CuO這一裝置的目的是氨氣有還原性，能還原氧化銅，生成氮?dú)�，則氣體通過CuO這一裝置的目的用化學(xué)方程式表示為:2NH3+3CuON2+3H2O+3Cu；

故答案為：2NH3＋3CuON2＋3H2O＋3Cu；

④無水氯化鈣裝置可防止外界空氣中的水進(jìn)入，以防氮化鎂和水發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鎂和氨氣,化學(xué)方程式為:Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑；

故答案為：Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑；

(2)①配制0.5 mol·L-1MgSO4溶液500 mL，除提供的儀器外，還需要的儀器為500 mL容量瓶；

故答案為：500 mL容量瓶；

②步驟3中加氨水后反應(yīng)生成碳酸鎂結(jié)晶水合物,反應(yīng)的離子方程式為Mg2＋＋HCO3-＋NH3·H2O＋(n－1)H2OMgCO3·nH2O↓＋NH4+；

故答案為：Mg2＋＋HCO3-＋NH3·H2O＋(n－1)H2OMgCO3·nH2O↓＋NH4+；

③題述反應(yīng)后期將溫度升到30 ℃，是為了使生成的二氧化碳全部逸出，便于其被氫氧化鈉溶液完全吸收，從而減小測定產(chǎn)生的誤差；

故答案為：升高溫度，氣體的溶解度減小，使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全；

④若實(shí)驗(yàn)測得1.000 g碳酸鎂晶須產(chǎn)生的CO2的平均物質(zhì)的量為amol，依據(jù)碳元素守恒可知，晶須中碳酸鎂的物質(zhì)的量為amol，根據(jù)MgCO3·nH2O中碳酸鎂和結(jié)晶水的物質(zhì)的量之比為1∶n,得到,得到；

故答案為：

⑤由題圖3知400 ℃時剩余質(zhì)量為82.3 g，這是該晶須失去結(jié)晶水后的質(zhì)量，則有，解得n=1；

故答案為：1。