Question

已知達(dá)喜是常用的中和胃酸的藥物，其化學(xué)成分是鋁和鎂的堿式鹽．
（1）取該堿式鹽3.01g，加入2.0mol/L鹽酸使其溶解，當(dāng)加入鹽酸42.5mL時(shí)開始產(chǎn)生CO₂，加入鹽酸至45.0mL時(shí)正好反應(yīng)完全，計(jì)算該堿式鹽樣品中氫氧根與碳酸根的物質(zhì)的量之比．
（2）在上述堿式鹽溶于鹽酸后的溶液中加入過(guò)量氫氧化鈉，過(guò)濾，沉淀物進(jìn)行干燥后重1.74g，若該堿式鹽中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.040，試推測(cè)該堿式鹽的化學(xué)式．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）產(chǎn)生二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，根據(jù)該階段消耗的鹽酸計(jì)算n（HCO₃^-），根據(jù)C元素守恒n（CO₃^2-）=n（HCO₃^-），
從開始到加入42.5mL鹽酸，發(fā)生反應(yīng)：OH^-+H⁺=H₂O，CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，根據(jù)該該階段消耗的鹽酸計(jì)算n（OH^-）；
（2）由已知得1.74 g沉淀為Mg（OH）₂，根據(jù)Mg元素守恒得堿式鹽中含n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]，（1）中加入鹽酸完全反應(yīng)時(shí)，溶液中溶質(zhì)為MgCl₂、AlCl₃，利用Cl元素守恒得：n（HCl）=2n（MgCl₂）+3n（AlCl₃），根據(jù)Al元素守恒n（Al³⁺）=n（AlCl₃），再根據(jù)質(zhì)量守恒定律與H元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)判斷是否含有結(jié)晶水，計(jì)算各微粒的物質(zhì)的量之比，進(jìn)而確定該堿式鹽的化學(xué)式．

解答： 解：（1）產(chǎn)生二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，當(dāng)加到HCl的物質(zhì)的量為2.0 mol/L×42.5 mL×10^-3L?mL^-1=0.085 mol時(shí)開始產(chǎn)生CO₂；而當(dāng)加到2.0 mol/L×45.0 mL×10^-3 L?mL^-1=0.090 mol時(shí)正好反應(yīng)完全．所以n（CO₃^2-）=n（HCO₃^-）=0.090 mol-0.085 mol=0.005 mol．
又由于達(dá)喜為鋁和鎂的堿式鹽，從開始到加入42.5mL鹽酸，發(fā)生反應(yīng)：OH^-+H⁺=H₂O，CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，所以n（OH^-）=0.085 mol-0.005 mol=0.08 mol．
所以

n(OH-)

n( CO 2- 3 )

=

0.08mol

0.005mol

=

16

1

，
答：該堿式鹽樣品中氫氧根與碳酸根的物質(zhì)的量之比為16：1．
（2）由已知得1.74 g沉淀為Mg（OH）₂，根據(jù)Mg元素守恒得堿式鹽中含n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=

1.74g

58g/mol

=0.03mol，
（1）中加入鹽酸完全反應(yīng)時(shí)，溶液中溶質(zhì)為MgCl₂、AlCl₃，利用Cl元素守恒得：n（HCl）=2n（MgCl₂）+3n（AlCl₃），根據(jù)Al元素守恒n（Al³⁺）=n（AlCl₃），所以n（Al³⁺）=

2.0mol/L×45mL×10-3L?mL-1-0.03mol×2

3

=0.01 mol，
又由（1）得n（OH^-）=0.08 mol、n（CO₃^2-）=0.005 mol．因?yàn)?.03 mol×24 g/mol+0.01 mol×27 g/mol+0.08 mol×17 g/mol+0.005 mol×60 g/mol=2.65g＜3.01 g．所以含有n（H₂O）=

3.01g-2.65g

18g/mol

=0.02 mol，故n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）：n（H₂O）=0.01 mol：0.03 mol：0.08 mol：0.005mol：0.02 mol=2：6：16：1：4，所以該堿式鹽的化學(xué)式為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O．
答：該堿式鹽的化學(xué)式為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)方程式計(jì)算、物質(zhì)組成確定，明確各階段發(fā)生的反應(yīng)是解題關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理能力，題目過(guò)程復(fù)雜，計(jì)算量較大，（2）中注意利用質(zhì)量守恒確定含有結(jié)晶水，為易錯(cuò)點(diǎn)，難度較大．