Question

15．已知某抗酸藥X的組成可表示為aMgCO₃•bMg（OH）₂•cAl（OH）₃•dH₂O（a、b、c、d為最簡整數(shù)比），為確定X的化學(xué)式，某研究小組做了如圖1實(shí)驗(yàn)．

（1）寫出Al³⁺的結(jié)構(gòu)示意圖，MgO的電子式．
（2）寫出加入NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-．
（3）另取6.02gX和過量稀硫酸，在20℃下，按圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（夾持儀器略去）．
①檢查該裝置氣密性的方法是向水準(zhǔn)管加入一定量的水，水準(zhǔn)管與量氣管液面形成高度差，在一段時(shí)間內(nèi)不變．
②混合藥品的正確操作是將稀硫酸轉(zhuǎn)移到抗酸藥X中，原因是確保抗酸藥X完全反應(yīng)．
③反應(yīng)完畢，收集到氣體0.24L．讀取氣體體積時(shí)，除視線要與刻度線相平外，還應(yīng)注意冷卻至室溫（或20℃），水準(zhǔn)管與量氣管的液面相平．（已知20℃，1個(gè)大氣壓下，氣體摩爾體積為24.0L•mol^-1．）
（4）該抗酸藥的化學(xué)式是MgCO₃•5Mg（OH）₂•2Al（OH）₃•4H₂O．

Answer 1

分析 已知某抗酸藥X的組成可表示為aMgCO₃•bMg（OH）₂•cAl（OH）₃•dH₂O，加熱灼燒得到氧化鎂、氧化鋁、二氧化碳和水，加入氫氧化鈉溶液氧化鋁溶解生成四羥基合鋁酸鈉，
（1）鋁是13號(hào)元素，最外層有3個(gè)電子，Al³是將原子的外層電子失去，次外層做最外層；MgO是離子化合物，由Mg²⁺離子和O^2-離子構(gòu)成；
（2）加入NaOH溶液發(fā)生的反應(yīng)是aMgCO₃•bMg（OH）₂•cAl（OH）₃•dH₂O分解產(chǎn)物中的氧化鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉；
（3）①檢查裝置氣密性，可以依據(jù)裝置內(nèi)加入水后壓強(qiáng)的變化和液面變化分析；
②混合藥品的正確操作是將稀硫酸轉(zhuǎn)移到抗酸藥X中，硫酸為液體傾斜后進(jìn)入藥品一端充分發(fā)生反應(yīng)；
③量氣管和水準(zhǔn)管液面相同，溫度降低到室溫，讀取讀數(shù)需要視線和液面凹液面最低處相平；
（4）取6.02gX和過量稀硫酸反應(yīng)生成氣體為二氧化碳，收集到二氧化碳?xì)怏w0.24L，已知20℃，1個(gè)大氣壓下，氣體摩爾體積為24.0L•mol^-1，二氧化碳物質(zhì)的量=$\frac{0.24L}{24L/mol}$=0.01mol，則MgCO₃物質(zhì)的量為0.01mol，固體6.02g灼燒質(zhì)量減小為二氧化碳和水蒸氣，3.42g加入氫氧化鈉溶液溶解后固體質(zhì)量為2.4g為氧化鎂的質(zhì)量，物質(zhì)的量n（MgO）=$\frac{2.4g}{40g/mol}$=0.06mol，元素守恒可知Mg（OH）₂物質(zhì)的量n（Mg（OH）₂）=0.06mol-0.01mol=0.05mol，減少的固體質(zhì)量為氧化鋁的質(zhì)量，物質(zhì)的量n（Al₂O₃）=$\frac{3.42g-2.4g}{102g/mol}$=0.01mol，則結(jié)晶水合物中結(jié)晶水物質(zhì)的量n（H₂O），依據(jù)元素守恒計(jì)算得到．

解答 解：（1）鋁是13號(hào)元素，最外層有3個(gè)電子，Al³⁺是將原子的外層電子失去，次外層做最外層，離子結(jié)構(gòu)示意圖為，MgO是離子化合物，由Mg²⁺離子和O^2-離子構(gòu)成，MgO的電子式為，
故答案為：；；  
（2）加入NaOH溶液發(fā)生的反應(yīng)是aMgCO₃•bMg（OH）₂•cAl（OH）₃•dH₂O分解產(chǎn)物中的氧化鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-；
（3）①檢查該裝置氣密性的方法是：向水準(zhǔn)管加入一定量的水，水準(zhǔn)管與量氣管液面形成高度差，在一段時(shí)間內(nèi)不變，
故答案為：向水準(zhǔn)管加入一定量的水，水準(zhǔn)管與量氣管液面形成高度差，在一段時(shí)間內(nèi)不變；
②混合藥品的正確操作是將稀硫酸轉(zhuǎn)移到抗酸藥X中，硫酸為液體傾斜后進(jìn)入藥品一端充分發(fā)生反應(yīng)，原因是確保抗酸藥X完全反應(yīng)，
故答案為：確�？顾崴嶺完全反應(yīng)；
③反應(yīng)完畢，收集到氣體0.24L．讀取氣體體積時(shí)，除視線要與刻度線相平外，還應(yīng)注意冷卻至室溫（或20℃），水準(zhǔn)管與量氣管的液面相平，減少測(cè)定氣體體積誤差，
故答案為：冷卻至室溫（或20℃），水準(zhǔn)管與量氣管的液面相平；
（4）取6.02gX和過量稀硫酸反應(yīng)生成氣體為二氧化碳，收集到二氧化碳?xì)怏w0.24L，已知20℃，1個(gè)大氣壓下，氣體摩爾體積為24.0L•mol^-1，二氧化碳物質(zhì)的量=$\frac{0.24L}{24L/mol}$=0.01mol，則MgCO₃物質(zhì)的量為0.01mol，固體6.02g灼燒質(zhì)量減小為二氧化碳和水蒸氣，3.42g加入氫氧化鈉溶液溶解后固體質(zhì)量為2.4g為氧化鎂的質(zhì)量，物質(zhì)的量n（MgO）=$\frac{2.4g}{40g/mol}$=0.06mol，元素守恒可知Mg（OH）₂物質(zhì)的量n（Mg（OH）₂）=0.06mol-0.01mol=0.05mol，減少的固體質(zhì)量為氧化鋁的質(zhì)量，物質(zhì)的量n（Al₂O₃）=$\frac{3.42g-2.4g}{102g/mol}$=0.01mol，
則結(jié)晶水合物中n（H₂O）=$\frac{6.02g-0.01mol×84g/mol-0.05mol×58g/mol-0.02mol×78g/mol}{18g/mol}$=0.04mol，
aMgCO₃•bMg（OH）₂•cAl（OH）₃•dH₂O中，a：b：c：d=0.01mol：0.05mol：0.02mol：0.04mol=1：5：2：4，
化學(xué)式為：MgCO₃•5Mg（OH）₂•2Al（OH）₃•4H₂O，
故答案為：MgCO₃•5Mg（OH）₂•2Al（OH）₃•4H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了微粒表示方法、檢驗(yàn)物質(zhì)分解生成產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)過程和定量計(jì)算、氣體測(cè)量方法和注意問題，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．