Question

9．某興趣小組同學(xué)從海水曬鹽后的鹽鹵中模擬工業(yè)生產(chǎn)來提取鎂，主要流程如圖1：

【問題討論】
（1）流程中的操作①需要用到的玻璃儀器是：玻璃棒、燒杯和漏斗．
（2）一系列操作②中包含蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾等．
（3）電解氯化鎂可以得到鎂和氯氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MgCl₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，該變化過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能．
（4）鎂的化學(xué)性質(zhì)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(xué)式為：Mg₃N₂．
【發(fā)現(xiàn)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(zhì)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(xué)認(rèn)為該固體不可能是MgO、Mg（OH）₂或MgCO₃，他們的理由是MgO、Mg（OH）₂或MgCO₃均為白色固體，鎂條外面是灰黑色；
小組同學(xué)由銅生銹會產(chǎn)生Cu₂（OH）₂CO₃聯(lián)想到灰黑色的物質(zhì)可能是Mg₂（OH）₂CO₃．
【實驗分析】
按圖2所示裝置進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)試管口有液滴出現(xiàn)，說明反應(yīng)產(chǎn)生了水；澄清石灰水變渾濁（變渾濁
的化學(xué)方程式為CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O）；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(xué)方程式Mg₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+H₂O+CO₂↑．
【組成測定】
工業(yè)生產(chǎn)中得到的堿式碳酸鎂晶體是xMgCO₃•yMg（OH）₂•zH₂O，為精確測量晶體的組成，小組同學(xué)取4.66g該晶體，用熱分析儀對固體進(jìn)行熱分解（加熱使之逐步分解，首先失去結(jié)晶水，最后完全反應(yīng)），測定剩余固體質(zhì)量與分解溫度之間關(guān)系．
【數(shù)據(jù)處理】剩余固體質(zhì)量與加熱時間關(guān)系如圖3所示：
請回答下列問題：
（1）0～t₁固體質(zhì)量沒有發(fā)生變化的原因可能是溫度沒有達(dá)到晶體分解所需的最低溫度．

（2）晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量為0.72gg．
（3）t₄～t₅段固體為MgCO₃和MgO（寫化學(xué)式）．
（4）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)推算xMgCO₃•yMg（OH）₂•zH₂O中x：y：z的最簡比=4：1：4．

Answer 1

分析 【問題討論】
（1）根據(jù)過濾的原理分析；
（2）根據(jù)結(jié)晶的方法分析；
（3）根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)的條件，化學(xué)方程式的配平方法書寫化學(xué)方程式，根據(jù)反應(yīng)前后能量的轉(zhuǎn)化分析；
【提出猜想】
根據(jù)固體的顏色分析；
【實驗分析】
根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷生成物；根據(jù)二氧化碳使澄清的石灰水變渾濁的反應(yīng)原理書寫方程式；根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷生成物，書寫化學(xué)方程式；
【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)在加熱到t₁時堿式碳酸鎂晶體開始分解，t₁～t₂時間段和t₃～t₄時間段該固體的質(zhì)量變化比較少，而t₅～t₆時間段固體質(zhì)量變化較大，原因是t₁～t₂時間段堿式碳酸鎂晶體脫去水，t₃～t₄時間段Mg（OH）₂分解為氧化鎂和水，在t₅～t₆時間段溫度較高，MgCO₃開始分解，質(zhì)量變化較大進(jìn)行解答．
根據(jù)生成水的質(zhì)量為：4.66g-3.94g=0.72g，堿式碳酸鎂的相對分子質(zhì)量為：84x+58y+18z，以及鎂、碳、氫元素的質(zhì)量進(jìn)行解答．

解答 解：【問題討論】
（1）流程中的操作①是過濾需要用到的玻璃儀器是：玻璃棒、燒杯和漏斗；
（2）一系列操作②中包含蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾等；
（3）電解氯化鎂可以得到鎂和氯氣，據(jù)題目信息，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MgCl₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，該變化過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
（4）在氮化鎂中氮元素的化合價為-3，鎂元素的化合價為+2價，則氮化鎂的化學(xué)式為：Mg₃N₂；
【提出猜想】
小組同學(xué)認(rèn)為該固體不可能是MgO、Mg（OH）₂或MgCO₃，他們的理由是 MgO、Mg（OH）₂或MgCO₃均為白色固體，鎂條外面是灰黑色；
【實驗分析】
按圖2所示裝置進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)試管口有液滴出現(xiàn)，說明反應(yīng)產(chǎn)生了 水；澄清石灰水變渾濁是因為二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成了碳酸鈣沉淀的緣故，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O）；據(jù)題目中的信息，Mg₂（OH）₂CO₃受熱分解的化學(xué)方程式為 Mg₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+H₂O+CO₂↑．
【數(shù)據(jù)處理】
（1）0～t₁固體質(zhì)量沒有發(fā)生變化的原因可能是 溫度沒有達(dá)到晶體分解所需的最低溫度．
（2）生成水的質(zhì)量為：4.66g-3.94g=0.72g，故晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量為 0.72g．
（3）t₄～t₅Mg（OH）₂分解已為氧化鎂和水，但MgCO₃還未分解，故t₄～t₅段固體為 MgCO₃和MgO堿式碳酸鎂的相對分子質(zhì)量為：84x+58y+18z，
（4）鎂元素的質(zhì)量為：2.00g×$\frac{24}{40}$×100%=1.2g，
碳元素的質(zhì)量為：1.76g×$\frac{12}{44}$×100%=0.48g，
氫元素的質(zhì)量為：0.9g×$\frac{2}{18}$×100%=0.1g，
則有：4.66g×$\frac{（x+y）+24}{84x+58y+14z}$×100%=1.2g，
4.66g×$\frac{12x}{84x+58y+18z}$×100%=0.48g，
4.66g×$\frac{2z}{84x+58y+18z}$×100%=0.1g，
解得：x=4，y=1，z=4，
【數(shù)據(jù)處理】
（1）溫度沒有達(dá)到晶體分解所需的最低溫度  （2）0.72g  （3）MgCO₃  （4）4：1：4
故答案為：【問題討論】（1）漏斗；（2）降溫結(jié)晶；（3）MgCl₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑、電；（4）Mg₃N₂；【提出猜想】MgO、Mg（OH）₂或MgCO₃均為白色固體，鎂條外面是灰黑色；
【實驗分析】水、CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O、Mg₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+H₂O+CO₂↑；
【數(shù)據(jù)處理】
（1）溫度沒有達(dá)到晶體分解所需的最低溫度；（2）0.72g；（3）MgCO₃； （4）4：1：4．

點評 本考點屬于鹽的性質(zhì)中實驗方法和過程的探究，根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，要認(rèn)真分析，不僅要把握實驗設(shè)計的每一個步驟中的實驗?zāi)康�，還要加強記憶除去常用離子的方法，從而突破難點．有關(guān)的計算要準(zhǔn)確，本考點經(jīng)常出現(xiàn)在實驗題中．