Question

1．水滑石是一類重要的阻燃劑．某研究小組為了探究一種堿式碳酸鹽類水滑石M（僅含五種常見短周期元素，帶結(jié)晶水，其摩爾質(zhì)量為522g•mol^-1）的組成和性質(zhì)，設(shè)計并完成如下實驗：

取52.2g水滑石M進(jìn)行上述實驗，得到4.4g氣體乙、15.6g白色沉淀2和23.2g白色沉淀3．
已知：氣體甲常溫常壓下為無色無味液體．回答下列問題：
（1）寫出氣體乙的結(jié)構(gòu)式O=C=O，白色沉淀2的化學(xué)式Al（OH）₃．
（2）在惰性氣流中加熱水滑石M至完全分解的化學(xué)方程式為Mg₄Al₂•CO₃（OH）₁₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+CO₂↑+12H₂O↑，其能夠阻燃的原因是
水滑石M分解時，釋放出二氧化碳?xì)怏w和水蒸氣起到了隔絕空氣的作用，同時受熱分解的殘余物氧化鎂和氧化鋁可隔絕空氣，從而起到了阻燃作用．
（3）固體1中的某種成分與Cl₂、焦炭在一定條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成一種鹽（可作凈水劑）和常見的氣體氧化物，寫出一個可能的化學(xué)反應(yīng)方程式Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO↑或2Al₂O₃+3C+6Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂↑，并設(shè)計實驗確定氣體產(chǎn)物的成分（假設(shè)Cl₂已反應(yīng)完全）：氣體產(chǎn)物可能為CO或CO₂或二者的混合物，將生成氣體依次通過澄清石灰水、灼熱的CuO粉末，若溶液變渾濁，則X中存在CO₂，若黑色的CuO粉末變成紅色粉末，則X中存在CO．

Answer 1

分析 堿式碳酸鹽類水滑石M，52.2g水滑石M的物質(zhì)的量為：$\frac{52.2g}{522g•mol{\;}^{-1}}$=0.1mol，根據(jù)圖示，水滑石M隔絕空氣加熱生成氣體甲和氣體乙及固體1，已知氣體甲常溫常壓下為無色無味液體，則氣體甲為H₂O，根據(jù)元素守恒可知M為堿式碳酸鹽，受熱分解生成氣體乙應(yīng)該為CO₂，4.4gCO₂氣體其物質(zhì)的量為0.1mol，則M中含有一個碳酸根離子，根據(jù)固體1加足量鹽酸得溶液，則固體1為金屬的氧化物，溶液中再加足量氫氧化鈉得溶液，在溶液中通二氧化碳得白色沉淀2，則白色沉淀2為Al（OH）₃；則固體1中含有鋁元素，由于固體1中加入足量鹽酸得到的溶液中加入足量氫氧化鈉能得到固體3，結(jié)合M僅含五種常見短周期元素，帶則固體1中還含有鎂元素，所以白色沉淀3應(yīng)該為Mg（OH）₂；15.6g氫氧化鋁的物質(zhì)的量為：$\frac{15.6g}{78g/mol}$=0.2mol，則水滑石M中含有2個鋁離子；23.2g氫氧化鎂的物質(zhì)的量為：$\frac{23.2g}{58g/mol}$=0.4mol，則水滑石M中含有4個鎂離子，根據(jù)電荷守恒可知水滑石M的化學(xué)式中還應(yīng)該含有氫氧根離子，數(shù)目為：$\frac{2×3+4×2-2}{1}$=12，根據(jù)質(zhì)量守恒，水滑石M中含有結(jié)晶水的數(shù)目為：$\frac{522-27×2-24×4-60-12×17}{18}$=6，則水滑石M的化學(xué)式為：Mg₄Al₂（OH）₁₂CO₃•6H₂O，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：堿式碳酸鹽類水滑石M，52.2g水滑石M的物質(zhì)的量為：$\frac{52.2g}{522g•mol{\;}^{-1}}$=0.1mol，根據(jù)圖示，水滑石M隔絕空氣加熱生成氣體甲和氣體乙及固體1，已知氣體甲常溫常壓下為無色無味液體，則氣體甲為H₂O，根據(jù)元素守恒可知M為堿式碳酸鹽，受熱分解生成氣體乙應(yīng)該為CO₂，4.4gCO₂氣體其物質(zhì)的量為0.1mol，則M中含有一個碳酸根離子，根據(jù)固體1加足量鹽酸得溶液，則固體1為金屬的氧化物，溶液中再加足量氫氧化鈉得溶液，在溶液中通二氧化碳得白色沉淀2，則白色沉淀2為Al（OH）₃；則固體1中含有鋁元素，由于固體1中加入足量鹽酸得到的溶液中加入足量氫氧化鈉能得到固體3，結(jié)合M僅含五種常見短周期元素，帶則固體1中還含有鎂元素，所以白色沉淀3應(yīng)該為Mg（OH）₂；15.6g氫氧化鋁的物質(zhì)的量為：$\frac{15.6g}{78g/mol}$=0.2mol，則水滑石M中含有2個鋁離子；23.2g氫氧化鎂的物質(zhì)的量為：$\frac{23.2g}{58g/mol}$=0.4mol，則水滑石M中含有4個鎂離子，根據(jù)電荷守恒可知水滑石M的化學(xué)式中還應(yīng)該含有氫氧根離子，數(shù)目為：$\frac{2×3+4×2-2}{1}$=12，根據(jù)質(zhì)量守恒，水滑石M中含有結(jié)晶水的數(shù)目為：$\frac{522-27×2-24×4-60-12×17}{18}$=6，則水滑石M的化學(xué)式為：Mg₄Al₂（OH）₁₂CO₃•6H₂O，
（1）根據(jù)上面的分析可知，乙為CO₂，CO₂的結(jié)構(gòu)式為O=C=O，白色沉淀2的化學(xué)式為Al（OH）₃，
故答案為：O=C=O；Al（OH）₃；  
（2）在惰性氣流中加熱水滑石N至完全分解的化學(xué)方程式為：Mg₄Al₂•CO₃（OH）₁₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+CO₂↑+12H₂O↑，根據(jù)反應(yīng)可知，水滑石N分解時，釋放出二氧化碳?xì)怏w和水蒸氣起到了隔絕空氣的作用，同時受熱分解的殘余物氧化鎂和氧化鋁可隔絕空氣，從而起到了阻燃作用，
故答案為：Mg₄Al₂•CO₃（OH）₁₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+CO₂↑+12H₂O↑；水滑石N分解時，釋放出二氧化碳?xì)怏w和水蒸氣起到了隔絕空氣的作用，同時受熱分解的殘余物氧化鎂和氧化鋁可隔絕空氣，從而起到了阻燃作用；
（3）固體1中的某種成分與Cl₂、焦炭在一定條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成一種鹽（可作凈水劑）和常見的氣體氧化物，根據(jù)凈水劑可知固體1的組分為氧化鋁，生成的鹽為氯化鋁，氣體氧化物為一氧化碳或二氧化碳，則反應(yīng)的方程式為：Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO↑或2Al₂O₃+3C+6Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂↑；
根據(jù)反應(yīng)可知，氣體產(chǎn)物可能為CO或CO₂或二者的混合物，將生成氣體依次通過澄清石灰水、灼熱的CuO粉末，若溶液變渾濁，則X中存在CO₂，若黑色的CuO粉末變成紅色粉末，則X中存在CO，
故答案為：Al₂O₃+3C+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2AlCl₃+3CO↑或2Al₂O₃+3C+6Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4AlCl₃+3CO₂↑；氣體產(chǎn)物可能為CO或CO₂或二者的混合物，將生成氣體依次通過澄清石灰水、灼熱的CuO粉末，若溶液變渾濁，則X中存在CO₂，若黑色的CuO粉末變成紅色粉末，則X中存在CO．

點評 本題考查了性質(zhì)實驗方案的設(shè)計與評價，題目難度中等，明確轉(zhuǎn)化關(guān)系及題中數(shù)據(jù)確定水滑石M化學(xué)式為解答關(guān)鍵，注意掌握質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用，（3）中設(shè)計方案為難點，需要結(jié)合二氧化碳和一氧化碳的性質(zhì)分析，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>