Question

【題目】興趣小組同學(xué)從海水曬鹽后的鹽鹵中模擬工業(yè)生產(chǎn)來(lái)提取鎂，主要流程如下：

（問(wèn)題討論）

（1）流程中的操作①是_______（填實(shí)驗(yàn)操作名稱）。

（2）一系列操作②中包含蒸發(fā)濃縮 、______、過(guò)濾等。

（3）電解氯化鎂可以得到鎂和氯氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：________，該變化過(guò)程是_______能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

（4）鎂的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，能在氮?dú)庵腥紵�生成氮化鎂，在氮化鎂中氮元素的化合價(jià)為-3，則氮化鎂的化學(xué)式為：_______。

（發(fā)現(xiàn)問(wèn)題）鎂是一種銀白色有金屬光澤的金屬。但拿出的鎂條總是有一層灰黑色的“外衣"，這層灰黑色的外衣是什么物質(zhì)呢?

（查閱資料）（1）Mg(OH)2：白色固體，難溶于水，受熱會(huì)分解成氧化鎂和水；

（2）MgCO3： 白色固體，微溶于水，受熱會(huì)分解成氧化鎂和二氧化碳；

（3）MgCO3的熱穩(wěn)定性比Mg(OH)2的熱穩(wěn)定性更強(qiáng)。

（提出猜想）

小組同學(xué)認(rèn)為該固體不可能是MgO、Mg(OH)2或MgCO3，他們的理由是______；小組同學(xué)由銅生銹會(huì)產(chǎn)生Cu2(OH)2CO3聯(lián)想到灰黑色的物質(zhì)可能是Mg2(OH)2CO3。

（實(shí)驗(yàn)分析）

按圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試管口有液滴出現(xiàn)，說(shuō)明反應(yīng)產(chǎn)生了______；澄清石灰水變渾濁（變渾濁的化學(xué)方程式為__________）；同時(shí)灰黑色固體完全變?yōu)榘咨�。若灰黑色固體是Mg2(OH)2CO3，請(qǐng)寫(xiě)出Mg2(OH)2CO3受熱分解的化學(xué)方程式__________。

（組成測(cè)定）

工業(yè)生產(chǎn)中得到的堿式碳酸鎂晶體是xMgCO3yMg(OH)2zH2O，為精確測(cè)量晶體的組成，小組同學(xué)取4.66g該晶體，用熱分析儀對(duì)固體進(jìn)行熱分解（加熱使之逐步分解，首先失去結(jié)晶水，最后完全反應(yīng)），測(cè)定剩余固體質(zhì)量與分解溫度之間關(guān)系。

（數(shù)據(jù)處理）剩余固體質(zhì)量與加熱時(shí)間關(guān)系如圖所示：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）0～t1固體質(zhì)量沒(méi)有發(fā)生變化的原因可能______。

（2）晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量為_________g。

（3）t4～t5段固體為______和MgO（寫(xiě)化學(xué)式）。

（4）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)推算xMgCO3yMg(OH)2zH2O中x∶y∶z的最簡(jiǎn)比= ______。（寫(xiě)簡(jiǎn)要過(guò)程）

Answer 1

【答案】過(guò)濾 降溫結(jié)晶 MgCl2Mg+ Cl2 ↑ 電 Mg3N2 MgO、Mg(OH)2或MgCO3均為白色固體，鎂條外面是灰黑色 水 CO2+Ca(OH)2＝ CaCO3↓+H2O Mg2(OH)2CO32MgO+H2O+CO2↑ 溫度沒(méi)有達(dá)到晶體分解所需的最低溫度 0.72g MgCO3 4:1:4

【解析】

[問(wèn)題討論]

（1）操作①將物質(zhì)固液分離，故為過(guò)濾；

（2）②操作由溶液得到晶體，故②中包含蒸發(fā)濃縮 、降溫結(jié)晶、過(guò)濾等；

（3）電解氯化鎂可以得到鎂和氯氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MgCl2 Mg+ Cl2 ↑，該變化過(guò)程是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；

（4）已知氮化鎂中氮元素的化合價(jià)為-3，根據(jù)化合物化合價(jià)代數(shù)和為零，則氮化鎂的化學(xué)式為：Mg3N2；

[提出猜想]

因MgO、Mg(OH)2或MgCO3均為白色固體，而鎂條外面是灰黑色，則該固體不可能是MgO、Mg(OH)2或MgCO3；

[實(shí)驗(yàn)分析]

試管口有液滴出現(xiàn)，說(shuō)明反應(yīng)產(chǎn)生了水，澄清石灰水變渾濁則證明有二氧化碳生成，反應(yīng)化學(xué)方程式為：CO2+Ca(OH)2＝ CaCO3↓+H2O，同時(shí)灰黑色固體完全變?yōu)榘咨�，白色固體應(yīng)是氧化鎂，由上可知黑色固體受熱生成了水、二氧化碳、氧化鎂，故Mg2(OH)2CO3受熱分解的化學(xué)方程式為：Mg2(OH)2CO32MgO+H2O+CO2↑；

[數(shù)據(jù)處理]

分析圖像可知，0-t1應(yīng)是溫度沒(méi)有達(dá)到晶體分解所需的最低溫度，故固體質(zhì)量不變，t1-t2為固體中結(jié)晶水蒸發(fā)，結(jié)合已知資料MgCO3的熱穩(wěn)定性比Mg(OH)2的熱穩(wěn)定性更強(qiáng)，則t3-t4是氫氧化鎂分解，t5-t6是碳酸鎂分解。

（1）0～t1固體質(zhì)量沒(méi)有發(fā)生變化的原因可能度沒(méi)有達(dá)到晶體分解所需的最低溫度；

（2）t1-t2為固體中結(jié)晶水蒸發(fā)，質(zhì)量為：4.66g-3.94g=0.72g；

（3）結(jié)合已知資料MgCO3的熱穩(wěn)定性比Mg(OH)2的熱穩(wěn)定性更強(qiáng)，則t3-t4是氫氧化鎂分解，t5-t6是碳酸鎂分解，則t4～t5段固體為MgCO3和MgO；

（4）堿式碳酸鎂的相對(duì)分子質(zhì)量為：84x+58y+18z，

氧化鎂質(zhì)量為：2.00g，則鎂元素的質(zhì)量為：，

二氧化碳質(zhì)量為：3.76g-2.00g=1.76g，則碳元素的質(zhì)量為：，

水的質(zhì)量為：（4.66g-3.94g）+（3.94g-3.76g）=0.9g，則氫元素的質(zhì)量為：，結(jié)合化學(xué)方程式則有： ，

，

，

解得x=4，y=1，z=4，

即xMgCO3yMg(OH)2zH2O中x∶y∶z的最簡(jiǎn)比=4:1:4。