Question

已知某种治疗胃病药品的主要成份是铝碳酸镁片，化学式为Al_aMg_b（OH）_mCO₃?n H₂O，假设药品中的其它成份受热不分解，不溶于水且不与稀硫酸反应．某研究性学习小组设计了如下实验探究铝碳酸镁片的组成．
实验一：取mg该药片，研成粉末放入硬质玻璃管中，加热，充分反应后测得装置C增重2.16g，装置D增重0.44g．

（1）装置C和D中盛放的药品是：C

 

  D

 

（2）实验开始前先通入一段时间空气，其目的是

 

，其操作方法是

 

．当B处的酒精灯点燃后以及反应结束后一段时间内仍然要通入空气的目的是

 

．
实验二：另取m g该药片，加入100mL1mol/L的稀硫酸，充分反应后滤去不溶物，向滤液中逐渐加入1mol/L的NaOH溶液，产生沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积之间的关系如图：

（3）根据以上所给数据求出x=

 

（4）通过计算确定铝碳酸镁的化学式为

 

（5）有医生建议患有严重胃溃疡的患者最好慎用该药，试用你所学的知识解释这样建议的理由是

 

．
（6）有同学认为，不需要做实验一，只需要在实验二的基础上再得知两个数据就可以求出铝碳酸镁的化学式，你认为这两个数据应该是：

 

、

 

．

Answer 1

分析：实验一、（1）分析本题的实验装置可知，样品铝碳酸镁片在加热条件下分解生成铝和镁的氧化物、CO₂、H₂O，装置C中应放入能吸水的物质，但不能吸收二氧化碳气体，否则无法确定生成的水和二氧化碳各自的质量；
（2）实验开始前先通入一段时间空气，气目的是赶净装置B中的二氧化碳和水蒸气，确保CD两装置吸收的水蒸气、二氧化碳全部是样品分解生成的；所以通入的空气必须先除去空气中的水和二氧化碳A装置中应放入碱石灰或固体氢氧化钠；
实验二、（3）图象分析沉淀0.06mol为Mg（OH）₂，Al（OH）₃物质的量为0.08mol-0.06mol=0.02mol；据此计算x的数值；
（4）图象中可以分析得到样品中含Al³⁺0.02mol，Mg²⁺0.06mol，反应中生成水0.12mol，生成二氧化碳0.01mol，依据化合价代数和为0计算氢氧根离子数，据此推算样品的化学式；
（5）依据胃酸主要成分是盐酸，和该药反应生成的二氧化碳容易使胃壁穿孔；
（6）不需要做实验一，只需要在实验二的基础上再得知两个数据就可以求出铝碳酸镁的化学式，实验二已经知道铝离子、镁离子物质的量，只需要测定二氧化碳物质的量和主要成分的含量既可以计算得到化学式．

解答：解：（1）分析本题的实验装置可知，样品铝碳酸镁片在加热条件下分解生成铝和镁的氧化物、CO₂、H₂O，装置C中应放入能吸水的物质，但不能吸收二氧化碳气体，否则无法确定生成的水和二氧化碳各自的质量，所以装置C中是吸收水蒸气，利用无水CaCl₂或P₂O₅  可以吸收，装置D是吸收二氧化碳气体的装置，可以利用碱石灰吸收二氧化碳气体，
故答案为：无水CaCl₂或P₂O₅； 碱石灰或NaOH固体；
（2）实验开始前先通入一段时间空气，气目的是赶净装置B中的二氧化碳和水蒸气，确保CD两装置吸收的水蒸气、二氧化碳全部是样品分解生成的；所以通入的空气必须先除去空气中的水和二氧化碳A装置中应放入碱石灰或固体氢氧化钠，实验开始前先通入一段时间空气，其目的是排除装置B中的CO₂、H₂O，其操作方法是；关闭弹簧夹b，打开弹簧夹a；当B处的酒精灯点燃后以及反应结束后一段时间内仍然要通入空气的目的是排出固体分解产生的CO₂、H₂O，使其被充分吸收，
故答案为：排除装置B中的CO₂、H₂O；关闭弹簧夹b，打开弹簧夹a； 排出固体分解产生的CO₂、H₂O，使其被充分吸收；  
（3）图象分析沉淀0.06mol为Mg（OH）₂，Al（OH）₃物质的量为0.08mol-0.06mol=0.02mol，溶解0.02molAl（OH）₃需要1mol/L的NaOH溶液可以利用反应Al（OH）₃+OH^-=Al（OH）₄^-，需要1mol/L氢氧化钠溶液体积为20ml，则x=220ml-20ml=200ml，
故答案为：200；
（4）图象中可以分析得到样品中含Al³⁺0.02mol，Mg²⁺0.06mol，取mg该药片，研成粉末放入硬质玻璃管中，加热，充分反应后测得装置C增重2.16g为水，物质的量

2.16g

18g/mol

=0.12mol，装置D增重0.44g为CO₂，物质的量为0.01mol；反应中生成水0.12mol，生成二氧化碳0.01mol，Al³⁺0.02mol，Mg²⁺0.06mol，n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）：n（CO₃^2-）=0.02：0.06：0.01=2：6：1，依据元素化合价代数和为0计算氢氧根离子数，2×（+3）+6×（+2）+1×（-2）+氢氧根离子数×（-1）=0，氢氧根离子数=16，所以含有结晶水为4个，据此推算样品的化学式Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O，
故答案为：Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃?4H₂O；
（5）胃酸主要成分是盐酸，和该药反应生成的二氧化碳容易使胃壁穿孔，故答案为：因为胃酸和该药作用产生CO₂会刺激胃粘膜，导致胃穿孔；
（6）不需要做实验一，只需要在实验二的基础上再得知两个数据就可以求出铝碳酸镁的化学式，实验二已经知道铝离子、镁离子物质的量，只需要测定二氧化碳物质的量和主要成分的含量既可以计算得到化学式，
故答案为：产生CO₂的物质的量； 药片中主要成份的含量．

点评：本题考查了物质性质的探究实验方法，实验方案设计和物质组成的计算分析，图象分析计算的应用，掌握分析方法，物质性质是解题关键，题目难度较大．