Question

（2011?晋中三模）某研究性学习小组为确定某碱式碳酸镁样品的组成，设计出了下图所示的实验装置（图中A至D的部分）．[已知碱式碳酸镁Mg_x（OH）_y（CO₃）_z（x、y、z为正整数）加热能分解生成氧化镁、水和二氧化碳]

（1）按上图（夹持仪器未画出）组装好实验装置后，应首先进行的操作是

检查装置的气密性

；A处干燥管盛放的药品是

碱石灰（或氧化钙）

，其作用是

除去进入装置的空气中所含带的水蒸气和二氧化碳

．
（2）指导老师在审阅设计方案后指出需要在E处进行改进，请你帮助该小组设计出改进方案：

添加一个盛有碱石灰（或氧化钙）的干燥管

．
（3）加热前需要进行的必要操作是

鼓入空气

，其目的是

赶走装置中含有水蒸气和二氧化碳

；对活塞的操作方法是：打开活塞

K₁、K₂

，关闭活塞

K₃

．
（4）关闭活塞K₁、K₂，打开K₃，加热一段时间后，同学们发现C处洗气瓶中几乎没有气泡冒出，这是由于

B装置中的反应已完全

．
（5）待B装置中的反应完全后，打开K₁，再缓缓鼓入空气数分钟，其目的是

将反应生成的残留在装置中的水蒸气和二氧化碳全部赶到装置C和D中

．
（6）实验测得数据如下：碱式碳酸镁样品22.6g；反应前C装置的质量为87.6g，反应后质量为89.4g；反应前D装置的质量为74.7g，反应后质量为83.5g．请计算推导该碱式碳酸镁的化学式

Mg₃（OH）₂（CO₃）₂

，该碱式碳酸镁受热分解的化学方程式为

Mg₃（OH）₂（CO₃）₂

△   .

3MgO+2CO₂↑+H₂O

．

Answer 1

分析：（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．
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，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，故A装置应吸收空气中的水蒸气和二氧化碳．
（2）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，应在D装置之后添加一个盛有碱石灰（或氧化钙）的干燥管，防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入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，加热一段时间后，同学们发现C处洗气瓶中几乎没有气泡冒出，说明碱式碳酸镁分解完全，B装置内反应结束．
（5）B装置中的反应完全后，装置中的残留少量水蒸气和二氧化碳，为减少误差，应全部赶到装置C和D中．
（6）碱式碳酸镁样品22.6g，反应前C装置的质量为87.6g，反应后质量为89.4g，故生成水的质量为89.4g-87.6g=1.8g；反应前D装置的质量为74.7g，反应后质量为83.5g，生成二氧化碳的质量为83.5g-74.7g=8.8g，故氧化镁的质量为22.6g-1.8g-8.8g=12g，计算各物质的物质的量，利用元素守恒计算碱式碳酸镁中x、y、z，据此书写碱式碳酸镁化学式．
该碱式碳酸镁加热能分解生成氧化镁、水和二氧化碳的物质的量之比为3：1：2．

解答：解：（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．
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，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，故A装置应吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，A装置内可以选用碱石灰（或氧化钙）．
故答案为：检验装置的气密性；碱石灰（或氧化钙）．
（2）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，应在D装置之后添加一个盛有碱石灰（或氧化钙）的干燥管，防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入D装置中，影响测量结果．
故答案为：添加一个盛有碱石灰（或氧化钙）的干燥管．
（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：鼓入空气；赶走装置中含有水蒸气和二氧化碳；K₁、K₂，K₃．
（4）关闭活塞K₁、K₂，打开K₃，加热一段时间后，同学们发现C处洗气瓶中几乎没有气泡冒出，说明碱式碳酸镁分解完全，B装置内反应结束．
故答案为：B装置中的反应已完全．
（5）B装置中的反应完全后，装置中的残留少量水蒸气和二氧化碳，为减少误差，应全部赶到装置C和D中．
故答案为：将反应生成的残留在装置中的水蒸气和二氧化碳全部赶到装置C和D中．
（6）碱式碳酸镁样品22.6g，反应前C装置的质量为87.6g，反应后质量为89.4g，故生成水的质量为89.4g-87.6g=1.8g，物质的量为

1.8g

18g/mol

=0.1mol；反应前D装置的质量为74.7g，反应后质量为83.5g，生成二氧化碳的质量为83.5g-74.7g=8.8g，物质的量为

8.8g

44g/mol

=0.2mol，故氧化镁的质量为22.6g-1.8g-8.8g=12g，物质的量为

12g

40g/mol

=0.3mol，根据Mg、H、C元素守恒可知，x：y：z=0.3mol：0.1mol×2：0.2mol=3：2：2，故碱式碳酸镁的化学式为Mg₃（OH）₂（CO₃）₂；该碱式碳酸镁受热分解的化学方程式为Mg₃（OH）₂（CO₃）₂

△   .

3MgO+2CO₂↑+H₂O．
故答案为：Mg₃（OH）₂（CO₃）₂；Mg₃（OH）₂（CO₃）₂

△   .

3MgO+2CO₂↑+H₂O．

点评：考查学生对实验原理理解、方案设计的评价、实验装置的理解、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．