【題目】碳酸鎂水合物是制備鎂產(chǎn)品的中間體。

(制取MgCO3·3H2O)工業(yè)上從弱堿性鹵水(主要成分為MgCl2)中獲取MgCO3·3H2O的方法如下:

1 獲取MgCO3·3H2O的工藝流程

1)沉淀過程的化學方程式為:MgCl2+CO2+2NaOH+2H2OMgCO3·3H2O↓+2____

2)沉淀過程的pH隨時間的變化如圖2所示,沉淀過程的操作為____(填字母)

A 向鹵水中滴加NaOH溶液,同時通入CO2

B NaOH溶液中滴加鹵水,同時通入CO2

C 向鹵水中通入CO2至飽和,然后滴加NaOH溶液,同時繼續(xù)通入CO2

D NaOH溶液中通入CO2至飽和,然后滴加鹵水,同時繼續(xù)通入CO2

2 沉淀過程的pH變化 3 不同溫度下溶液中鎂離子含量隨時間的變化

1 不同反應(yīng)溫度下的水合碳酸鎂

溫度(℃)

產(chǎn)物

46.95

MgCO3·3H2O

47.95

MgCO3·3H2O

48.95

MgCO3·3H2O

49.95

Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O

3)沉淀過程的溶液中鎂離子含量隨時間的變化如圖3所示,不同溫度下所得到沉淀產(chǎn)物如表1所示。則沉淀過程選擇的溫度為____,理由是____。

(測定MgCO3·3H2O的純度)

利用下圖所示裝置(圖中夾持儀器略去)進行實驗,以確定MgCO3·3H2O的純度。

依據(jù)實驗過程回答下列問題:

1)實驗過程中需持續(xù)____(選填緩緩迅速)通入空氣,其作用除了可攪拌B、C中的反應(yīng)物外,還有____。D中堿石灰的作用為____。

2)下列各項措施中,不能提高測定準確度的是____(填標號)。

A 在加入硫酸之前,應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO2氣體

B 為了縮短實驗時間,快速滴加硫酸

C AB之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置

D C裝置左側(cè)導(dǎo)管末端增添多孔球泡

3)實驗中準確稱取15.0 g樣品三份,進行三次測定,測得中生成CaCO3沉淀的平均質(zhì)量為10.0 g。請計算樣品中MgCO3·3H2O的純度________

4)小明認為應(yīng)將澄清石灰水換成Ba(OH)2溶液,其理由除了Ba(OH)2溶解度大,濃度大,使CO2被吸收的更完全外,還有____。

5)若獲取MgCO3·3H2O的樣品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O,則樣中MgCO3·3H2O的純度____(填偏大不變偏小

【答案】NaCl C 48.95℃ 此溫度下,Mg2+沉淀的速率較快,沉淀效率較高,且不會生成其它沉淀 緩緩 把生成的CO2全部排入C中,使之完全被Ca(OH)2溶液吸收 防止空氣中的CO2進入C裝置干擾實驗 BC BaCO3的相對分子質(zhì)量比CaCO3大,等質(zhì)量的MgCO33H2O生成的BaCO3質(zhì)量大于CaCO3質(zhì)量,實驗時相對誤差小 偏大

【解析】

[制取MgCO33H2O]

1)由反應(yīng)的化學方程式可知,反應(yīng)前后鎂原子都是1個,碳原子都是1個,氧原子都是6個,氫原子都是6個,反應(yīng)前氯原子和鈉原子都是2個,都包含在未知物質(zhì)中,因此未知物質(zhì)是氯化鈉。故填:NaCl。

2)沉淀過程的pH隨時間的變化如圖2所示,弱堿性鹵水的pH大于7,開始時pH逐漸減小,說明加入了二氧化碳,一會兒后pH升高,說明加入了氫氧化鈉溶液,同時繼續(xù)通入二氧化碳,使反應(yīng)繼續(xù)進行。故選:C

3)由表中數(shù)據(jù)可知,沉淀過程選擇的溫度為48.95℃,這是因為此溫度下,Mg2+沉淀的速率較快,沉淀效率較高,且不會生成其它沉淀。故填:48.95℃;此溫度下,Mg2+沉淀的速率較快,沉淀效率較高,且不會生成其它沉淀。

[測定MgCO33H2O的純度]

1)實驗過程中需持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝,其作用除了可攪?/span>BC中的反應(yīng)物外,還有把生成的CO2全部排入C中,使之完全被Ca(OH)2溶液吸收;D中堿石灰的作用為防止空氣中的CO2進入C裝置干擾實驗。

2A、在加入硫酸之前,應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO2氣體,這樣能夠防止空氣中的二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣,影響實驗結(jié)果,該選項能提高測定準確度;

B、快速滴加硫酸,可能會導(dǎo)致產(chǎn)生的二氧化碳氣體不能被氫氧化鈣溶液全部吸收,從而導(dǎo)致實驗結(jié)果不準確,該選項不能提高測定準確度;

C、在AB之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置時能夠吸收水蒸氣,但是通過B裝置后又會帶進水蒸氣,該選項不能提高測定準確度;

D、在C裝置左側(cè)導(dǎo)管末端增添多孔球泡,能夠增大二氧化碳和氫氧化鈣的接觸面積,利于二氧化碳氣體的全部吸收,該選項能提高測定準確度。

故選BC

3)設(shè)MgCO33H2O的質(zhì)量為x,

x=13.8g

MgCO33H2O的純度為:;

4)將澄清石灰水換成Ba(OH)2溶液,其理由除了Ba(OH)2溶解度大,濃度大,使CO2被吸收的更完全外,還有BaCO3的相對分子質(zhì)量比CaCO3大,等質(zhì)量的MgCO33H2O生成的BaCO3質(zhì)量大于CaCO3質(zhì)量,實驗時相對誤差小。

5MgCO33H2O中鎂元素、碳元素質(zhì)量分數(shù)分別為:;

Mg5(OH)2(CO3)44H2O中鎂元素、碳元素質(zhì)量分數(shù)分別為:

由計算可知,MgCO33H2O中的鎂元素、碳元素質(zhì)量分數(shù)都小于Mg5(OH)2(CO3)44H2O中的鎂元素、碳元素質(zhì)量分數(shù),因此若獲取MgCO33H2O的樣品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)44H2O,樣品中MgCO33H2O的純度偏大。

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