Question

12．碳酸鎂晶體是一種新型吸波隱形材料中的增強(qiáng)劑．
I．合成該物質(zhì)的步驟如下：
步驟 1：配制一定濃度的MgSO₄溶液和NH₄HCO₃溶液．
步驟 2：量取一定量的NH₄HCO₃溶液于容器中，攪拌并逐滴加入MgSO₄溶液，溫度控制在 50℃，用氨水調(diào)節(jié)溶液 pH 到 9.5．
步驟 3：放置1h后，過(guò)濾、洗滌、干燥，得碳酸鎂晶體產(chǎn)品[MgCO₃•H₂O（n=1～5）]．回答下列問(wèn)題：
（1）配制 250mL 0.5mol/LMgSO₄溶液，所需的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒和量筒外還有250ml容量瓶、膠頭滴管．
（2）步驟 2 中反應(yīng)的離子方程式為Mg²⁺+NH₃•H₂O+HCO₃^-=MgCO₃+NH₄⁺+H₂O．
（3）檢驗(yàn)碳酸鎂晶體是否洗干凈的方法是取最后一次洗滌的濾出液少許于試管中，滴入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無(wú)沉淀說(shuō)明已洗滌干凈．
Ⅱ．測(cè)定產(chǎn)品MgCO₃•H₂O 中的 n 值（儀器和藥品如圖所示）：

（4）上述裝置的連接順序?yàn)閍-e-d-b-c（按氣流方向，用接口字母表示），其中 C 的作用是冷卻，吸收二氧化碳?xì)怏w．
（5）加熱前先通入N₂ 排盡裝置中的空氣，稱(chēng)取裝置 C、D 的初始質(zhì)量后，邊加熱邊通入N₂的作用是將分解產(chǎn)生的氣體全部帶入裝置C、D中完全吸收，防止產(chǎn)生倒吸．
（6）若裝置 B 中無(wú)殘留物，要準(zhǔn)確測(cè)定 n 值，至少需要下列所給數(shù)據(jù)中的①②（或①③或②③）（填選項(xiàng)字母），寫(xiě)出相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：n=$\frac{22（{m}_{1}{-m}_{2}）}{9{m}_{2}}$或$\frac{22{m}_{3}}{9（{m}_{1}-{m}_{3}）}$或$\frac{22{m}_{3}}{9{m}_{2}}$．
①裝置 A 反應(yīng)前后質(zhì)量差m₁
②裝置 C 反應(yīng)前后質(zhì)量差m₂
③裝置 D 反應(yīng)前后質(zhì)量差m₃．

Answer 1

分析 I．（1）根據(jù)配制250mL 0．Imol•L^-1 MgS0₄溶液步驟：計(jì)算、稱(chēng)量、溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌、振蕩、定容和搖勻等操作來(lái)選用儀器；
（2）量取一定量的NH₄HCO₃溶液于容器中，攪拌并逐滴加入MgSO₄溶液，溫度控制在 50℃，用氨水調(diào)節(jié)溶液 pH 到 9.5，反應(yīng)生成碳酸鎂、硫酸銨和水；
（3）檢驗(yàn)沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法是檢驗(yàn)洗滌液中是否含有硫酸根離子來(lái)檢驗(yàn)是否洗凈；
Ⅱ．（4）應(yīng)該首先通過(guò)D裝置吸收水蒸氣，后通過(guò)C裝置吸收HCl；將氣體通過(guò)洗氣瓶進(jìn)行洗氣時(shí)，應(yīng)該從長(zhǎng)導(dǎo)管一側(cè)通入氣體；
（5）為了避免引起實(shí)驗(yàn)誤差，保證反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部被裝置C、D吸收，所以要通入N₂排出裝置內(nèi)殘留的氣體，同時(shí)也是為了防止產(chǎn)生倒吸；
（6）若B裝置中無(wú)殘留物，通過(guò)裝置D吸收的質(zhì)量為生成水的質(zhì)量，裝置C吸收的是分解生成的二氧化碳的質(zhì)量，據(jù)此計(jì)算物質(zhì)的量得到n值．

解答 解：I．（1）配制250mL 0．Imol•L^-1 MgS0₄溶液的步驟為：計(jì)算、稱(chēng)量、溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌、振蕩、定容、搖勻等，需要的儀器有：托盤(pán)天平、藥匙、燒杯、量筒、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管等，其中玻璃儀器為：燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管，所需玻璃儀器除燒杯、玻璃棒和量筒外，還有250ml容量瓶、膠頭滴管，
故答案為：250ml容量瓶、膠頭滴管；
（2）量取一定量的NH₄HCO₃溶液于容器中，攪拌并逐滴加入MgSO₄溶液，溫度控制在 50℃，用氨水調(diào)節(jié)溶液 pH 到 9.5，反應(yīng)生成碳酸鎂、硫酸銨和水，反應(yīng)的離子方程式為：Mg²⁺+NH₃•H₂O+HCO₃^-=MgCO₃+NH₄⁺+H₂O，
故答案為：Mg²⁺+NH₃•H₂O+HCO₃^-=MgCO₃+NH₄⁺+H₂O；
（3）檢驗(yàn)沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌的濾出液少許于試管中，滴入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無(wú)沉淀說(shuō)明已洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌的濾出液少許于試管中，滴入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若無(wú)沉淀說(shuō)明已洗滌干凈；
Ⅱ．（4）上述裝置的連接順序?yàn)椋簯?yīng)該首先通過(guò)D裝置吸收水蒸氣，后通過(guò)C裝置吸收二氧化碳；將氣體通過(guò)洗氣瓶進(jìn)行洗氣時(shí)，應(yīng)該從長(zhǎng)導(dǎo)管一側(cè)通入氣體，故其連接順序是a→e→d→b→c；裝置C的作用是吸收反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w，裝置D的作用是吸收水蒸氣，裝置B是長(zhǎng)玻璃管起到冷卻作用，
故答案為：a-e-d-b-c；冷卻，吸收二氧化碳?xì)怏w；
（5）因?yàn)榧訜岷蟮难b置中含有殘留的HCl和水蒸氣，為了避免引起實(shí)驗(yàn)誤差，保證反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部被裝置C、D吸收，所以要通入N₂排出裝置內(nèi)殘留的氣體，同時(shí)也是為了防止產(chǎn)生倒吸，
故答案為：將分解產(chǎn)生的氣體全部帶入裝置C、D中完全吸收，防止產(chǎn)生倒吸；
（6）若B裝置中無(wú)殘留物，通過(guò)裝置D吸收的質(zhì)量為生成水的質(zhì)量，裝置C吸收的是分解生成的二氧化碳的質(zhì)量，
①裝置 A 反應(yīng)前后質(zhì)量差m₁
②裝置 C 反應(yīng)前后質(zhì)量差m₂
③裝置 D 反應(yīng)前后質(zhì)量差m₃．
①②計(jì)算水物質(zhì)的量和二氧化碳物質(zhì)的量之比=$\frac{\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{18}}{\frac{{m}_{2}}{44}}$=n：1，n=$\frac{22（{m}_{1}{-m}_{2}）}{9{m}_{2}}$，
①③計(jì)算水物質(zhì)的量和二氧化碳物質(zhì)的量之比=$\frac{\frac{{m}_{3}}{18}}{\frac{{m}_{1}-{m}_{3}}{44}}$=n：1，n=$\frac{22{m}_{3}}{9（{m}_{1}-{m}_{3}）}$
②③依據(jù)碳元素守恒和水質(zhì)量可以計(jì)算，$\frac{{m}_{2}}{44}$：$\frac{{m}_{3}}{18}$=1：n，n=$\frac{22{m}_{3}}{9{m}_{2}}$，
或
故答案為：$\frac{22（{m}_{1}{-m}_{2}）}{9{m}_{2}}$或$\frac{22{m}_{3}}{9（{m}_{1}-{m}_{3}）}$或$\frac{22{m}_{3}}{9{m}_{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的組成的測(cè)定，主要考查對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)流程的理解和熟悉實(shí)驗(yàn)操作，同時(shí)通過(guò)計(jì)算，確定水分子數(shù)．綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．