水滑石化學(xué)式為:[Mg6Al2(OH)16CO3]•4H2O(相對(duì)分子質(zhì)量為602),是環(huán)保型阻燃劑,它受熱時(shí)生成4種不同的氧化物,請(qǐng)寫出該物質(zhì)分解的化學(xué)方程式: 。在醫(yī)藥上,水滑石還能作為抗酸藥,作用于胃和十二指腸潰瘍等,某研究型學(xué)習(xí)小組要測(cè)定一種市售的水滑石藥片中水滑石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[查閱資料]水滑石與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為:[Mg6Al2(OH)16CO3]•4H2O+9H2SO4=6MgSO4+Al2(SO4)3+CO2↑+21H2O,藥片中除了水滑石外含有一定量的輔料﹣﹣淀粉等物質(zhì)。
[提出猜想]小華想將該藥片放在空氣中充分灼燒完成測(cè)定;小明想通過(guò)水滑石與硫酸反應(yīng)原理來(lái)完成測(cè)定,請(qǐng)你參與探究。
[設(shè)計(jì)方案]他們?cè)O(shè)計(jì)了不同的實(shí)驗(yàn)方案。
小華的方案,稱取10.0g市售的水滑石藥片研磨成粉末置于通風(fēng)櫥中,充分灼燒至質(zhì)量不再減少,再稱量剩余固體的質(zhì)量為6.1g,減少的質(zhì)量即為二氧化碳和水的總質(zhì)量,則可求的水滑石藥片中水滑石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %。
小明的方案:
(1)小明設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置.取10.0g市售的水滑石藥片研磨成粉末,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[說(shuō)明]堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉固體的混合物,B裝置中發(fā)生的化學(xué)方程式為 。
(2)操作步驟
①連接好裝置,檢查裝置的氣密性②打開彈簧夾C,在A處緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間的空氣③稱量F的質(zhì)量④關(guān)閉彈簧夾C,慢慢滴加稀硫酸至過(guò)量,直至D中無(wú)氣泡冒出⑤打開彈簧夾C,再次緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣⑥再次稱量F的質(zhì)量,得前后兩次質(zhì)量差為0.44g。
(3)問(wèn)題探究
B、E裝置的作用分別是 、 。若沒有G裝置,則測(cè)定的水滑石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì) (填“偏大”、“偏小”、“不變”)。實(shí)驗(yàn)選用稀硫酸而不選用稀鹽酸的理由是 。
(4)數(shù)據(jù)計(jì)算
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可求得水滑石藥片中水滑石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %.(寫出計(jì)算過(guò)程)。
[方案評(píng)價(jià)]在上述實(shí)驗(yàn)方案中,你認(rèn)為合理的實(shí)驗(yàn)方案是 (填小華或小明),另一個(gè)方案不合理的原因是 。
[Mg6Al2(OH)16CO3]•4H2O 6MgO+Al2O3+CO2↑+12H2O;90.3;
(1)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;(3)除去空氣中的二氧化碳;除去氣體中混有的水蒸氣;偏大;用鹽酸會(huì)使生成的二氧化碳中混有氯化氫氣體;(4)60.2;小明;“藥片中除了水滑石外含有一定量的輔料﹣淀粉等物質(zhì)”中的淀粉受熱會(huì)分解成水和二氧化碳而使結(jié)果偏大
【解析】
試題分析:根據(jù)方程式的寫法寫出水滑石分解的方程式,根據(jù)減少的質(zhì)量即為二氧化碳和水的總質(zhì)量利用方程式計(jì)算出水滑石的質(zhì)量,再除以10.0g即可;
(1)根據(jù)氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的方程式回答;
(3)根據(jù)氫氧化鈉能吸收二氧化碳,濃硫酸具有吸水性考慮;根據(jù)G裝置的作用考慮實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大還是偏小;根據(jù)鹽酸制取氣體中混有氯化氫考慮;
(4)根據(jù)前后兩次質(zhì)量差為0.44g屬于二氧化碳的質(zhì)量通過(guò)方程式計(jì)算出水滑石的質(zhì)量,再除以10.0g;根據(jù)粉末中藥品在通風(fēng)櫥中做實(shí)驗(yàn)時(shí)容易逸散到空氣中考慮。
根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知反應(yīng)前后元素種類不變,水滑石受熱時(shí)生成4種不同的氧化物所以氧化物有:MgO、Al2O3、CO2、H2O再根據(jù)觀察法進(jìn)行配平即可,所以方程式是:[Mg6Al2(OH)16CO3]•4H2O 6MgO+Al2O3+CO2↑+12H2O;
減少的質(zhì)量即為二氧化碳和水的總質(zhì)量,所以生成二氧化碳和水的質(zhì)量為:10.0g﹣6.1g=3.9g,設(shè)生成3.9g二氧化碳和水需要水滑石的質(zhì)量為X則:
[Mg6Al2(OH)16CO3]•4H2O 6MgO+Al2O3+CO2↑+12H2O 固體質(zhì)量減少量
602 260
X 3.9g
根據(jù):
解得X=9.03g
所以水滑石藥片中水滑石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:×100%=90.3%;
(1)氫氧化鈉吸收二氧化碳的反應(yīng)的反應(yīng)物是氫氧化鈉和二氧化碳,生成物是碳酸鈉和水,用觀察法配平即可,所以方程式是:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;
(3)由于氫氧化鈉能與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水,所以氫氧化鈉的作用是除去空氣中的二氧化碳;由于濃硫酸具有吸水性,所以濃硫酸的作用是吸收氣體中的水蒸氣;G裝置的作用是防止空氣中的水和二氧化碳進(jìn)入F裝置,若沒有G裝置,空氣中的水和二氧化碳進(jìn)入F裝置,被認(rèn)為是生成的二氧化碳的質(zhì)量,所以計(jì)算出來(lái)的水滑石的質(zhì)量偏大,則測(cè)定的水滑石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏大;用鹽酸會(huì)使生成的二氧化碳中混有氯化氫氣體,被誤認(rèn)為全部是二氧化碳的質(zhì)量,計(jì)算出來(lái)的水滑石的質(zhì)量偏大,則測(cè)定的水滑石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏大;
(4)由圖示裝置可知F裝置質(zhì)量的增加量是生成的二氧化碳的質(zhì)量,F(xiàn)裝置前后兩次質(zhì)量差為0.44g,所以生成二氧化碳的質(zhì)量是0.44g,設(shè)要生成0.44g二氧化碳需要參加反應(yīng)的水滑石的質(zhì)量為Y則:
[Mg6Al2(OH)16CO3]•4H2O +9H2SO4=6MgSO4+Al2(SO4)3+CO2↑+21H2O
602 44
Y 0.44g
根據(jù):
解得Y=6.02g
所以水滑石藥片中水滑石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:×100%=60.2%;
“藥片中除了水滑石外含有一定量的輔料﹣淀粉等物質(zhì)”中的淀粉受熱會(huì)分解成水和二氧化碳而使結(jié)果偏大,所以說(shuō)小明的方案合理。
考點(diǎn):考查實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量
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