Question

【題目】興趣小組同學從海水曬鹽后的鹽鹵中模擬工業(yè)生產來提取鎂，主要流程如下：

（問題討論）

（1）流程中的操作①是_______（填實驗操作名稱）。

（2）一系列操作②中包含蒸發(fā)濃縮 、______、過濾等。

（3）電解氯化鎂可以得到鎂和氯氣，該反應的化學方程式為：________，該變化過程是_______能轉化為化學能。

（4）鎂的化學性質比較活潑，能在氮氣中燃燒生成氮化鎂，在氮化鎂中氮元素的化合價為-3，則氮化鎂的化學式為：_______。

（發(fā)現問題）鎂是一種銀白色有金屬光澤的金屬。但拿出的鎂條總是有一層灰黑色的“外衣"，這層灰黑色的外衣是什么物質呢?

（查閱資料）（1）Mg(OH)2：白色固體，難溶于水，受熱會分解成氧化鎂和水；

（2）MgCO3： 白色固體，微溶于水，受熱會分解成氧化鎂和二氧化碳；

（3）MgCO3的熱穩(wěn)定性比Mg(OH)2的熱穩(wěn)定性更強。

（提出猜想）

小組同學認為該固體不可能是MgO、Mg(OH)2或MgCO3，他們的理由是______；小組同學由銅生銹會產生Cu2(OH)2CO3聯(lián)想到灰黑色的物質可能是Mg2(OH)2CO3。

（實驗分析）

按圖所示裝置進行實驗，發(fā)現試管口有液滴出現，說明反應產生了______；澄清石灰水變渾濁（變渾濁的化學方程式為__________）；同時灰黑色固體完全變?yōu)榘咨�。若灰黑色固體是Mg2(OH)2CO3，請寫出Mg2(OH)2CO3受熱分解的化學方程式__________。

（組成測定）

工業(yè)生產中得到的堿式碳酸鎂晶體是xMgCO3yMg(OH)2zH2O，為精確測量晶體的組成，小組同學取4.66g該晶體，用熱分析儀對固體進行熱分解（加熱使之逐步分解，首先失去結晶水，最后完全反應），測定剩余固體質量與分解溫度之間關系。

（數據處理）剩余固體質量與加熱時間關系如圖所示：

請回答下列問題：

（1）0～t1固體質量沒有發(fā)生變化的原因可能______。

（2）晶體中結晶水的質量為_________g。

（3）t4～t5段固體為______和MgO（寫化學式）。

（4）根據圖中數據推算xMgCO3yMg(OH)2zH2O中x∶y∶z的最簡比= ______。（寫簡要過程）

Answer 1

【答案】過濾 降溫結晶 MgCl2Mg+ Cl2 ↑ 電 Mg3N2 MgO、Mg(OH)2或MgCO3均為白色固體，鎂條外面是灰黑色 水 CO2+Ca(OH)2＝ CaCO3↓+H2O Mg2(OH)2CO32MgO+H2O+CO2↑ 溫度沒有達到晶體分解所需的最低溫度 0.72g MgCO3 4:1:4

【解析】

[問題討論]

（1）操作①將物質固液分離，故為過濾；

（2）②操作由溶液得到晶體，故②中包含蒸發(fā)濃縮 、降溫結晶、過濾等；

（3）電解氯化鎂可以得到鎂和氯氣，該反應的化學方程式為：MgCl2 Mg+ Cl2 ↑，該變化過程是將電能轉化為化學能；

（4）已知氮化鎂中氮元素的化合價為-3，根據化合物化合價代數和為零，則氮化鎂的化學式為：Mg3N2；

[提出猜想]

因MgO、Mg(OH)2或MgCO3均為白色固體，而鎂條外面是灰黑色，則該固體不可能是MgO、Mg(OH)2或MgCO3；

[實驗分析]

試管口有液滴出現，說明反應產生了水，澄清石灰水變渾濁則證明有二氧化碳生成，反應化學方程式為：CO2+Ca(OH)2＝ CaCO3↓+H2O，同時灰黑色固體完全變?yōu)榘咨�，白色固體應是氧化鎂，由上可知黑色固體受熱生成了水、二氧化碳、氧化鎂，故Mg2(OH)2CO3受熱分解的化學方程式為：Mg2(OH)2CO32MgO+H2O+CO2↑；

[數據處理]

分析圖像可知，0-t1應是溫度沒有達到晶體分解所需的最低溫度，故固體質量不變，t1-t2為固體中結晶水蒸發(fā)，結合已知資料MgCO3的熱穩(wěn)定性比Mg(OH)2的熱穩(wěn)定性更強，則t3-t4是氫氧化鎂分解，t5-t6是碳酸鎂分解。

（1）0～t1固體質量沒有發(fā)生變化的原因可能度沒有達到晶體分解所需的最低溫度；

（2）t1-t2為固體中結晶水蒸發(fā)，質量為：4.66g-3.94g=0.72g；

（3）結合已知資料MgCO3的熱穩(wěn)定性比Mg(OH)2的熱穩(wěn)定性更強，則t3-t4是氫氧化鎂分解，t5-t6是碳酸鎂分解，則t4～t5段固體為MgCO3和MgO；

（4）堿式碳酸鎂的相對分子質量為：84x+58y+18z，

氧化鎂質量為：2.00g，則鎂元素的質量為：，

二氧化碳質量為：3.76g-2.00g=1.76g，則碳元素的質量為：，

水的質量為：（4.66g-3.94g）+（3.94g-3.76g）=0.9g，則氫元素的質量為：，結合化學方程式則有： ，

，

，

解得x=4，y=1，z=4，

即xMgCO3yMg(OH)2zH2O中x∶y∶z的最簡比=4:1:4。