Question

10．碳酸鎂晶須（MgCO₃•nH₂O，n=1～5的整數(shù)）廣泛應(yīng)用于冶金、耐火材料及化工產(chǎn)品等領(lǐng)域．為測定碳酸鎂晶須中n的值，學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如圖1裝置并進(jìn)行了3次實(shí)驗(yàn)：（不考慮稀鹽酸揮發(fā)）
【查閱資料】：
a、碳酸鎂晶須受熱分解，生成3種氧化物；
b、相對(duì)分子質(zhì)量：[Mr（MgCO₃）：84、Mr（H₂O）：18、Mr（MgO）：40、Mr（CO₂）：44]

【實(shí)驗(yàn)步驟】
①檢查裝置的氣密性；
②準(zhǔn)確稱取3.45g MgCO₃•nH₂O放在B裝置中，連接儀器；
③打開彈簧夾a，鼓入一段時(shí)間空氣，稱量C裝置的質(zhì)量；
④關(guān)閉彈簧夾a，打開分液漏斗活塞，緩緩滴入稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣體為止；
⑤打開彈簧夾a，緩緩鼓入空氣；
⑥準(zhǔn)確稱量C裝置的質(zhì)量（如表）；

編　　號(hào)	1	2	3
實(shí)驗(yàn)前	228.00	228.00	228.00
實(shí)驗(yàn)后	229.10	229.11	229.09

⑦重復(fù)上述步驟；
⑧根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算．
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）完善實(shí)驗(yàn)步驟：①檢查裝置的氣密性；⑤緩緩鼓入空氣；
（2）請(qǐng)計(jì)算碳酸鎂晶須中的n值．（要求有計(jì)算過程）
（3）A裝置中盛放的溶液是NaOH（濃）溶液；其作用是除去空氣中的CO₂防止干擾實(shí)驗(yàn)
（4）D裝置的作用是防止空氣中的CO₂進(jìn)入C裝置，造成誤差；
【實(shí)驗(yàn)反思】
（5）下列選項(xiàng)中，會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大的是①⑤；偏小的是②③④；
①反應(yīng)結(jié)束后，沒有通空氣；     ②稱量C裝置前，沒有通空氣；
③沒有A裝置；     ④沒有D裝置；
⑤稀鹽酸滴加速率太快；    ⑥C裝置中NaOH溶液濃度過大；
（7）為精確測定n的值，在老師指導(dǎo)下，小組同學(xué)稱取13.8g MgCO₃•nH₂O進(jìn)行熱重分析，并繪制出如圖2所示的熱重曲線示意圖．則：
①t₁-t₂段發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式為：MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃•H₂O+2H₂O；
②t₂-t₃段發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式為：MgCO₃•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃+H₂O．
③t₃-t₄段發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式為：MgCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治鰧?shí)驗(yàn)步驟
（2）根據(jù)二氧化碳與碳酸鎂晶體的質(zhì)量關(guān)系分析
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治鰵溲趸�鈉溶液的作用
（4）根據(jù)C裝置的作用分析D裝置的作用
（5）根據(jù)操作步驟引起的二氧化碳質(zhì)量 的變化分析對(duì)n值的影響
（7）根據(jù)圖象分析晶體分解過程及產(chǎn)物．

解答 解：（1）有氣體生成的裝置必須先檢查裝置的氣密性．通過碳酸鎂晶體與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量確定n的值，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將裝置中的二氧化碳排凈，因此先將除去二氧化碳的空氣鼓入裝置，要除去空氣中二氧化碳，可將空氣通過氫氧化鈉溶液吸收，然后關(guān)閉彈簧夾a，打開分液漏斗活塞，緩緩滴入稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣體為止，打開彈簧夾a，緩緩鼓入空氣，使產(chǎn)生的二氧化碳全部排到C裝置中，C裝置增重的質(zhì)量即為生成的二氧化碳的質(zhì)量．
（2）3次實(shí)驗(yàn)C裝置平均增重$\frac{（1.1+1.11+1.09）g}{3}$=1.1g
MgCO₃•nH₂O～CO₂
84+18n       44
3.45g       1.1g                
$\frac{84+18n}{3.45g}$=$\frac{44}{1.1g}$
解得：n=3
（3）由上述分析可知A裝置內(nèi)盛的是氫氧化鈉溶液，以吸收空氣中的二氧化碳，防止對(duì)生成二氧化碳質(zhì)量的干擾，．
（4）D裝置堿石灰的作用是防止空氣中的CO₂進(jìn)入C裝置，造成誤差
（5）①反應(yīng)結(jié)束后，沒有通空氣，產(chǎn)生的二氧化碳沒有全部排到C裝置，使二氧化碳的質(zhì)量偏小，引起結(jié)果偏大
②稱量C裝置前，沒有通空氣，使空氣中二氧化碳被C裝置吸收，使二氧化碳的質(zhì)量偏大，引起結(jié)果偏小．
③沒有A裝置，使空氣中二氧化碳被C裝置吸收，使二氧化碳的質(zhì)量偏大，引起結(jié)果偏�。�
④沒有D裝置，使外界空氣中二氧化碳進(jìn)入C裝置吸收，使二氧化碳的質(zhì)量偏大，引起結(jié)果偏�。�
⑤稀鹽酸滴加速率太快，產(chǎn)生的二氧化碳沒有全部被C裝置吸收，使二氧化碳的質(zhì)量偏小，引起結(jié)果偏大
⑥C裝置中NaOH溶液濃度過大，不會(huì)影響二氧化碳的質(zhì)量，對(duì)結(jié)果沒有影響．
（7）①由第（2）問計(jì)算可知該晶體的化學(xué)式為MgCO₃•3H₂O，由圖象可知該晶體分解過程先分解生成水，當(dāng)結(jié)晶水全部失去后碳酸鎂分解生成氧化鎂和水，設(shè)t₂℃時(shí)，剩余固體化學(xué)式為MgCO₃•xH₂O，則此時(shí)分解的化學(xué)方程式為
MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃•xH₂O+（3-x）H₂O
138           13.8g         10.2g
$\frac{138}{13.8g}$=$\frac{84+x×18}{10.2g}$
x=1
故此時(shí)物質(zhì)的化學(xué)式為MgCO₃•H₂O
②t2-t3段發(fā)生的反應(yīng)MgCO₃•H₂O分解為MgCO₃和H₂O；
③根據(jù)分解過程可知最終分解過程是碳酸鎂完全分解生成氧化鎂和水，因此最終固體是氧化鎂，化學(xué)式為MgO
故答案為：【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）完善實(shí)驗(yàn)步驟：①檢查裝置的氣密性；⑤緩緩鼓入空氣；
（2）3
（3）NaOH （濃）溶液；其作用是 除去空氣中的CO₂ 防止干擾實(shí)驗(yàn)    
（4）D裝置的作用是    防止空氣中的CO₂進(jìn)入C裝置，造成誤差；
【實(shí)驗(yàn)反思】
（5）會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大的是   ①⑤；偏小的是    ②③④；
（7）①t1-t2段發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式為：MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃•H₂O+2H₂O；
②t2-t3段發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式為：MgCO₃•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃+H₂O．
③t3-t4段發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式為：MgCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO₂↑

點(diǎn)評(píng) 本題考查通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測定物質(zhì)組成，要注意保證產(chǎn)生的二氧化碳全部被吸收，同時(shí)要排除裝置內(nèi)空氣中的二氧化碳進(jìn)入C裝置．