Question

碳酸鎂晶須（MgCO₃?nH₂O，n=1～5的整數(shù)）廣泛應(yīng)用于冶金、耐火材料及化工產(chǎn)品等領(lǐng)域．為測(cè)定碳酸鎂晶須中n的值，學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下裝置并進(jìn)行了3次實(shí)驗(yàn)：（不考慮稀鹽酸揮發(fā)）

[查閱資料]：
a、碳酸鎂晶體受熱分解，生成3種氧化物；
b、相對(duì)分子質(zhì)量：[Mr（MgCO₃）：84、Mr（H₂O）：18、Mr（MgO）：40、Mr（CO₂）：44]
[實(shí)驗(yàn)步驟]
①

檢查氣密性

；
②準(zhǔn)確稱取3.45g MgCO₃?nH₂O放在B裝置中，連接儀器；
③打開彈簧夾a，鼓入一段時(shí)間空氣，稱量C裝置的質(zhì)量；
④關(guān)閉彈簧夾a，打開分液漏斗活塞，緩緩滴入稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣體為止；
⑤打開彈簧夾a，

緩緩鼓入空氣

；
⑥準(zhǔn)確稱量C裝置的質(zhì)量（如表）；

編  號(hào)	1	2	3
實(shí)驗(yàn)前	228.00	228.00	228.00
實(shí)驗(yàn)后	229.10	229.11	229.09

⑦重復(fù)上述步驟；
⑧根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算．
[實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理]
（1）完善實(shí)驗(yàn)步驟：①

檢查氣密性

；⑤

緩緩鼓入空氣

；
（2）請(qǐng)計(jì)算碳酸鎂晶須中的n值．（要求有計(jì)算過(guò)程，3分）
（3）A裝置中盛放的溶液是

NaOH（濃）溶液

；
（4）D裝置的作用是

防止空氣中的CO₂進(jìn)入C裝置，造成誤差

；
[實(shí)驗(yàn)反思]
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值有偏差，原因可能是

B裝置生成的CO₂帶出的水蒸氣一同進(jìn)入C裝置

；
（6）下列選項(xiàng)中，會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大的是

①⑤

；偏小的是

②③④

；
①反應(yīng)結(jié)束后，沒(méi)有通空氣；            ②稱量C裝置前，沒(méi)有通空氣；
③沒(méi)有A裝置；                        ④沒(méi)有D裝置；
⑤稀鹽酸滴加速率太快；                ⑥C裝置中NaOH溶液濃度過(guò)大；
（7）為精確測(cè)定n的值，在老師指導(dǎo)下，小組同學(xué)稱取13.8g MgCO₃?nH₂O進(jìn)行熱重分析，并繪制出如圖所示的熱重曲線示意圖．則：

①t₂℃時(shí)，剩余固體為

MgCO₃?H₂O

（填化學(xué)式）；
②最終剩余的4.0g物質(zhì)是

MgO

（填化學(xué)式）；
③MgCO₃?nH₂O完全分解的化學(xué)方程式為：

MgCO₃?3H₂O

△   .

MgO+CO₂↑+3H₂O

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治鰧?shí)驗(yàn)步驟
（2）根據(jù)二氧化碳與碳酸鎂晶體的質(zhì)量關(guān)系分析
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治鰵溲趸�鈉溶液的作用
（4）根據(jù)C裝置的作用分析D裝置的作用
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟分析出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)誤差的原因
（6）根據(jù)操作步驟引起的二氧化碳質(zhì)量 的變化分析對(duì)n值的影響
（7）根據(jù)圖象分析晶體分解過(guò)程及產(chǎn)物

解答：解：（1）有氣體生成的裝置必須先檢查裝置的氣密性．通過(guò)碳酸鎂晶體與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量確定n的值，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將裝置中的二氧化碳排凈，因此先將除去二氧化碳的空氣鼓入裝置，要除去空氣中二氧化碳，可將空氣通過(guò)氫氧化鈉溶液吸收，然后關(guān)閉彈簧夾a，打開分液漏斗活塞，緩緩滴入稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣體為止，打開彈簧夾a，緩緩鼓入空氣，使產(chǎn)生的二氧化碳全部排到C裝置中，C裝置增重的質(zhì)量即為生成的二氧化碳的質(zhì)量．
（2）3次實(shí)驗(yàn)C裝置平均增重（1.1+1.11+1.09）g/3=1.1g
MgCO₃?nH₂O～CO₂
84+18n       44
3.45g       1.1g                

84+18n

3.45g

=

44

1.1g

解得：n=3
（3）由上述分析可知A裝置內(nèi)盛的是氫氧化鈉溶液，以吸收空氣中的二氧化碳，防止對(duì)生成二氧化碳質(zhì)量的干擾，．
（4）D裝置堿石灰的作用是防止空氣中的CO₂進(jìn)入C裝置，造成誤差
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值有偏差，原因可能是B裝置生成的CO₂帶出的水蒸氣一同進(jìn)入C裝置
（6）①反應(yīng)結(jié)束后，沒(méi)有通空氣，產(chǎn)生的二氧化碳沒(méi)有全部排到C裝置，使二氧化碳的質(zhì)量偏小，引起結(jié)果偏大
②稱量C裝置前，沒(méi)有通空氣，使空氣中二氧化碳被C裝置吸收，使二氧化碳的質(zhì)量偏大，引起結(jié)果偏�。�
③沒(méi)有A裝置，使空氣中二氧化碳被C裝置吸收，使二氧化碳的質(zhì)量偏大，引起結(jié)果偏�。�
④沒(méi)有D裝置，使外界空氣中二氧化碳進(jìn)入C裝置吸收，使二氧化碳的質(zhì)量偏大，引起結(jié)果偏小．
⑤稀鹽酸滴加速率太快，產(chǎn)生的二氧化碳沒(méi)有全部被C裝置吸收，使二氧化碳的質(zhì)量偏小，引起結(jié)果偏大
⑥C裝置中NaOH溶液濃度過(guò)大，不會(huì)影響二氧化碳的質(zhì)量，對(duì)結(jié)果沒(méi)有影響．
（7）①由第（2）問(wèn)計(jì)算可知該晶體的化學(xué)式為MgCO₃?3H₂O，由圖象可知該晶體分解過(guò)程先分解生成水，當(dāng)結(jié)晶水全部失去后碳酸鎂分解生成氧化鎂和水，設(shè)t₂℃時(shí)，剩余固體化學(xué)式為MgCO₃?xH₂O，則此時(shí)分解的化學(xué)方程式為
MgCO₃?3H₂O

△   .

MgCO₃?xH₂O+（3-x）H₂O
138           84+x×18
13.8g         10.2g

138

13.8g

=

84+18x

10.2g

x=1
故此時(shí)物質(zhì)的化學(xué)式為MgCO₃?H₂O
②根據(jù)分解過(guò)程可知最終分解過(guò)程是碳酸鎂完全分解生成氧化鎂和水，因此最終固體是氧化鎂，化學(xué)式為MgO
③MgCO₃?nH₂O完全分解的化學(xué)方程式為MgCO₃?3H₂O

△   .

 MgO+CO₂↑+3H₂O
故答案為：（1）①檢查氣密性    ⑤緩緩鼓入空氣
（2）3次實(shí)驗(yàn)C裝置平均增重（1.1+1.11+1.09）g/3=1.1g
MgCO₃?nH₂O～CO₂
84+18n       44
3.45g       1.1g                

84+18n

3.45g

=

44

1.1g

解得：n=3
（3）NaOH（濃）溶液
（4）防止空氣中的CO₂進(jìn)入C裝置，造成誤差
（5）B裝置生成的CO₂帶出的水蒸氣一同進(jìn)入C裝置
（6）①⑤②③④
（7）①M(fèi)gCO₃?H₂O    ②MgO    ③MgCO₃?3H₂O

△   .

 MgO+CO₂↑+3H₂O

點(diǎn)評(píng)：本題考查通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定物質(zhì)組成，要注意保證產(chǎn)生的二氧化碳全部被吸收，同時(shí)要排除裝置內(nèi)空氣中的二氧化碳進(jìn)入C裝置．