Question

碳酸镁晶须广泛应用于冶金、耐火材料及化工产品等领域．为测定碳酸镁晶须中n的值，学习小组设计了如下装置并进行了3次实验：（不考虑稀盐酸挥发）

[查阅资料]：
a、碳酸镁晶体受热分解，生成3种氧化物；
b、相对分子质量：[Mr（MgCO₃）：84、Mr（H₂O）：18、Mr（MgO）：40、Mr（CO₂）：44]
[实验步骤]
①    ；
②准确称取3.45g MgCO₃?nH₂O放在B装置中，连接仪器；
③打开弹簧夹a，鼓入一段时间空气，称量C装置的质量；
④关闭弹簧夹a，打开分液漏斗活塞，缓缓滴入稀盐酸至不再产生气体为止；
⑤打开弹簧夹a，    ；
⑥准确称量C装置的质量（如表）；

编  号	1	2	3
实验前	228.00	228.00	228.00
实验后	229.10	229.11	229.09

⑦重复上述步骤；
⑧根据数据进行计算．
[实验分析及数据处理]
（1）完善实验步骤：①    ；⑤    ；
（2）请计算碳酸镁晶须中的n值．（要求有计算过程，3分）
（3）A装置中盛放的溶液是    ；
（4）D装置的作用是    ；
[实验反思]
（5）实验结果与理论值有偏差，原因可能是    ；
（6）下列选项中，会造成实验结果偏大的是    ；偏小的是    ；
①反应结束后，没有通空气；            ②称量C装置前，没有通空气；
③没有A装置；                        ④没有D装置；
⑤稀盐酸滴加速率太快；                ⑥C装置中NaOH溶液浓度过大；
（7）为精确测定n的值，在老师指导下，小组同学称取13.8g MgCO₃?nH₂O进行热重分析，并绘制出如图所示的热重曲线示意图．则：

①t₂℃时，剩余固体为    （填化学式）；
②最终剩余的4.0g物质是    （填化学式）；
③MgCO₃?nH₂O完全分解的化学方程式为：    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据实验目的分析实验步骤
（2）根据二氧化碳与碳酸镁晶体的质量关系分析
（3）根据实验目的分析氢氧化钠溶液的作用
（4）根据C装置的作用分析D装置的作用
（5）根据实验步骤分析出现实验误差的原因
（6）根据操作步骤引起的二氧化碳质量 的变化分析对n值的影响
（7）根据图象分析晶体分解过程及产物
解答：解：（1）有气体生成的装置必须先检查装置的气密性．通过碳酸镁晶体与盐酸反应产生二氧化碳的质量确定n的值，实验前应将装置中的二氧化碳排净，因此先将除去二氧化碳的空气鼓入装置，要除去空气中二氧化碳，可将空气通过氢氧化钠溶液吸收，然后关闭弹簧夹a，打开分液漏斗活塞，缓缓滴入稀盐酸至不再产生气体为止，打开弹簧夹a，缓缓鼓入空气，使产生的二氧化碳全部排到C装置中，C装置增重的质量即为生成的二氧化碳的质量．
（2）3次实验C装置平均增重（1.1+1.11+1.09）g/3=1.1g
MgCO₃?nH₂O～CO₂
84+18n       44
3.45g       1.1g                

解得：n=3
（3）由上述分析可知A装置内盛的是氢氧化钠溶液，以吸收空气中的二氧化碳，防止对生成二氧化碳质量的干扰，．
（4）D装置碱石灰的作用是防止空气中的CO₂进入C装置，造成误差
（5）实验结果与理论值有偏差，原因可能是B装置生成的CO₂带出的水蒸气一同进入C装置
（6）①反应结束后，没有通空气，产生的二氧化碳没有全部排到C装置，使二氧化碳的质量偏小，引起结果偏大
②称量C装置前，没有通空气，使空气中二氧化碳被C装置吸收，使二氧化碳的质量偏大，引起结果偏小．
③没有A装置，使空气中二氧化碳被C装置吸收，使二氧化碳的质量偏大，引起结果偏小．
④没有D装置，使外界空气中二氧化碳进入C装置吸收，使二氧化碳的质量偏大，引起结果偏小．
⑤稀盐酸滴加速率太快，产生的二氧化碳没有全部被C装置吸收，使二氧化碳的质量偏小，引起结果偏大
⑥C装置中NaOH溶液浓度过大，不会影响二氧化碳的质量，对结果没有影响．
（7）①由第（2）问计算可知该晶体的化学式为MgCO₃?3H₂O，由图象可知该晶体分解过程先分解生成水，当结晶水全部失去后碳酸镁分解生成氧化镁和水，设t₂℃时，剩余固体化学式为MgCO₃?xH₂O，则此时分解的化学方程式为
MgCO₃?3H₂OMgCO₃?xH₂O+（3-x）H₂O
138           84+x×18
13.8g         10.2g

x=1
故此时物质的化学式为MgCO₃?H₂O
②根据分解过程可知最终分解过程是碳酸镁完全分解生成氧化镁和水，因此最终固体是氧化镁，化学式为MgO
③MgCO₃?nH₂O完全分解的化学方程式为MgCO₃?3H₂O MgO+CO₂↑+3H₂O
故答案为：（1）①检查气密性    ⑤缓缓鼓入空气
（2）3次实验C装置平均增重（1.1+1.11+1.09）g/3=1.1g
MgCO₃?nH₂O～CO₂
84+18n       44
3.45g       1.1g                
=
解得：n=3
（3）NaOH（浓）溶液
（4）防止空气中的CO₂进入C装置，造成误差
（5）B装置生成的CO₂带出的水蒸气一同进入C装置
（6）①⑤②③④
（7）①MgCO₃?H₂O    ②MgO    ③MgCO₃?3H₂O MgO+CO₂↑+3H₂O
点评：本题考查通过分析实验数据测定物质组成，要注意保证产生的二氧化碳全部被吸收，同时要排除装置内空气中的二氧化碳进入C装置．