Question

碱式碳酸镁有多种不同的组成，如：Mg₂（OH）₂CO₃、Mg₄（OH）₂（CO₃）₃、Mg₅（OH）₂（CO₃）₄等．某研究性学习小组的同学们为了确定某碱式碳酸镁的组成，设如图所示的实验装置．

（1）实验步骤：
①按如图（夹持仪器未画出）组装好置后，首先进行的操作是

 

．E处干燥管盛放的药品是

 

．
②称如碱式碳酸镁样品m₁g，并将其放入硬质玻璃管中；称量：装浓硫酸的洗气瓶C的质量为m₂g；装碱石灰的U形管D的质量为m₃g
③打开活塞

 

，关闭

 

缓缓鼓入空气数分钟．
④关闭活塞

 

，打开

 

，点燃酒精灯加热，待不再产生气体为止．
⑤打开活塞K₁，缓缓鼓入空气数分钟，然后拆下装置，称得洗气瓶C的质量为m₄g；U形管D的质量为m₅g．实验测得数据如下：m₁=31g，m₂=87.6g，m₃=74.7g，m₄=89.4g，m₅=87.9g，计算推导：该碱式碳酸镁的化学式为

 

．
（2）关于该实验方案，以下说法你认为正确的是

 

（填字母）
A．硬质玻璃管中有水凝结对测定结果有较大影响
B．不称量碱式碳酸镁样品的质量无法确定碱式碳酸镁的组成
C．该实验装置也可用于确定天然碱[aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O（a、b、c为正整数）]的化学组成．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）①由实验原理可知，实验需要通过测量D装置内碱石灰的增重，计算生成的二氧化碳的质量，通过测量C装置装置，计算生成的水的质量，故应首先检验装置的气密性；
D装置中盛放的碱石灰容易吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，故干燥管E是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，防止进入D装置中，影响测量结果；
③装置内有空气，含有水蒸气和二氧化碳，影响水蒸气和二氧化碳质量的测定，故实验前要通入空气，赶走装置中含有水蒸气和二氧化碳，减少误差，活塞的操作方法是：打开活塞K₁、K₂，关闭活塞K₃；
④关闭活塞K₁、K₂，打开K₃，加热分解碱式碳酸镁；
⑤碱式碳酸镁可以看做氢氧化镁与碳酸镁的混合物，根据二氧化碳可以确定碳酸镁物质的量，根据水可以确定氢氧化镁的物质的量，据此确定化学式；
（2）A．硬质玻璃管中有水凝结，测定的水的质量偏小，对测定结果有较大影响；
B．碱式碳酸镁可以看做氢氧化镁与碳酸镁的混合物，根据二氧化碳可以确定碳酸镁，根据水可以确定氢氧化镁，故不需要称量样品的质量；
C．天然碱[aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O]加热分解生成碳酸钠、二氧化碳与水，可以测定二氧化碳确定碳酸氢钠，根据二氧化碳计算碳酸氢钠分解生成的水，根据水的总量可以确定天然碱中的水，进而确定碳酸钠．

解答： 解：（1）①由实验原理可知，实验需要通过测量D装置内碱石灰的增重，计算生成的二氧化碳的质量，通过测量C装置装置，计算生成的水的质量，故应首先检验装置的气密性．D装置中盛放的碱石灰容易吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，故干燥管E中可以盛放碱石灰（或氧化钙），吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，防止进入D装置中，影响测量结果；
故答案为：检验装置的气密性；碱石灰；
③装置内有空气，含有水蒸气和二氧化碳，影响水蒸气和二氧化碳质量的测定，故实验前要通入空气，赶走装置中含有水蒸气和二氧化碳，减少误差，活塞的操作方法是：打开活塞K₁、K₂，关闭活塞K₃；
故答案为：K₁，K₂； K₃；
④关闭活塞K₁、K₂，打开K₃，加热分解碱式碳酸镁，故答案为：K₁，K₂； K₃；
⑤反应前C装置的质量为87.7g，反应后质量为89.4g，故生成水的质量为89.4g-87.7g=1.7g，故水的物质的量为

1.7g

18g/mol

≈0.1mol，由H元素守恒可知样品中Mg（OH）₂为0.1mol，反应前D装置的质量为74.7g，反应后质量为87.9g，生成二氧化碳的质量为87.9g-74.7g=13.2g，物质的量为

13.2g

44g/mol

=0.3mol，由碳元素守恒可知样品中MgCO₃为0.3mol，故样品中Mg（OH）₂与MgCO₃物质的量之比为0.1mol：0.3mol=1：3，故该碱式碳酸镁为Mg（OH）₂?3MgCO₃，即为Mg₄（OH）₂ （CO₃）₃；
故答案为：Mg₄（OH）₂ （CO₃）₃；
（2）A．硬质玻璃管中有水凝结，测定的水的质量偏小，对测定结果有较大影响，故A正确；
B．碱式碳酸镁可以看做氢氧化镁与碳酸镁的混合物，根据二氧化碳可以确定碳酸镁，根据水可以确定氢氧化镁，故不需要称量样品的质量，故B错误；
C．天然碱[aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O]加热分解生成碳酸钠、二氧化碳与水，可以测定二氧化碳确定碳酸氢钠，根据二氧化碳计算碳酸氢钠分解生成的水，根据水的总量可以确定天然碱中的水，进而确定碳酸钠，故C正确；
故选AC．

点评：本题考查学生对实验原理与装置理解、实验基本操作、物质组成的测定等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合运用，需要学生具有扎实的基础与综合运用分析解决问题的能力．