Question

12．小明同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室將鎂放入NH₄Cl溶液中，發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生．詢問老師后得知鎂與NH₄Cl溶液反應(yīng)能生成氣體和一種鹽．為了確定氣體的成分，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)探究：
探究一：
【查閱資料】①NH₄Cl溶液顯酸性；
②NH₃+HCl═NH₄Cl，2NH₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄
③2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O
【提出猜想】反應(yīng)生成的氣體可能是HCl、NH₃、H₂中的一種或幾種
【探究實(shí)驗(yàn)】
（1）用濕潤的紫色石蕊試紙檢驗(yàn)，試紙不變紅色，則該氣體中無HCl氣體．
（2）為了探究其它氣體是否存在，設(shè)計(jì)了如圖1實(shí)驗(yàn)裝置

A中溶液變紅色，證明有NH₃氣體（填化學(xué)式）；濃硫酸的作用是除去氣體中的NH₃和水蒸氣；B中玻璃管內(nèi)觀察到固體由黑色變成紅色，說明有氫氣．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】鎂與NH₄Cl溶液反應(yīng)生成NH₃和H₂，還生成一種鹽的化學(xué)式是MgCl₂．
【實(shí)驗(yàn)反思】（1）綜合以上信息和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，小林同學(xué)認(rèn)為不需要單獨(dú)檢驗(yàn)HCl氣體，就能說明HCl氣體不存在．理由是：合理，因?yàn)榘睔饽芎吐然瘹浞磻?yīng)生成氯化銨．
探究二：鎂是一種銀白色有金屬光澤的金屬．但實(shí)驗(yàn)時(shí)小組同學(xué)拿出的鎂條卻是有一層灰黑色的“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(qiáng)．
【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，他們的理由是它們都是白色固體，而鎂條表面卻是灰黑色的．
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(shí)驗(yàn)分析】
按圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)試管口有液滴出現(xiàn)；澄清石灰水變渾濁；同時(shí)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4MgCO₃•Mg（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(shí)間關(guān)系如圖3所示：
請回答下列問題：
（1）t₄～t₅段固體為MgCO₃和MgO（寫化學(xué)式）．
（2）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)推算4MgCO₃•Mg（OH）₂•zH₂O中z的數(shù)值是：4．（請寫出計(jì)算過程）

Answer 1

分析 探究一：
本題能使同學(xué)們體會到實(shí)驗(yàn)探究的一般過程，通過實(shí)驗(yàn)分析可知：用濕潤的藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)，試紙不變紅色，則該氣體中在無HCl氣體；①A中溶液變紅色，證明有NH₃，②濃硫酸的作用是：吸收氨氣和水蒸氣（或干燥和除氨氣）；③B中玻璃管觀察到黑色粉末變紅色，說明有氫氣；鎂與NH₄Cl溶液反應(yīng)生成NH₃和H₂，還生成一種鹽是MgCl₂；小林同學(xué)認(rèn)為不需要單獨(dú)檢驗(yàn)HCl氣體，就能說明HCl氣體不存在，說法是合理的，因?yàn)榘睔饽芎吐然瘹浞磻?yīng)生成氯化銨；小敏同學(xué)為了更加充分證明反應(yīng)生成的氣體中有氫氣．
根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷生成物，書寫化學(xué)方程式；
探究二：
【提出猜想】考慮MgO、Mg（OH）₂或MgCO₃它們都是白色固體，而鎂條表面卻是灰黑色的．
【實(shí)驗(yàn)分析】根據(jù)“發(fā)現(xiàn)試管口有液滴出現(xiàn)”，說明有水；根據(jù)“澄清石灰水變渾濁”，說明有二氧化碳；而“灰黑色固體完全變?yōu)榘咨�”，可能為氧化鎂，則可推測Mg₂（OH）₂CO₃受熱分解的化學(xué)方程式．
【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)在加熱到t₁時(shí)堿式碳酸鎂晶體開始分解，t₁～t₂時(shí)間段和t₃～t₄時(shí)間段該固體的質(zhì)量變化比較少，而t₅～t₆時(shí)間段固體質(zhì)量變化較大，原因是t₁～t₂時(shí)間段堿式碳酸鎂晶體脫去水，t₃～t₄時(shí)間段Mg（OH）₂分解為氧化鎂和水，在t₅～t₆時(shí)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：84×4+58+18z，以及鎂、碳、氫元素的質(zhì)量進(jìn)行解答；

解答 解：【探究實(shí)驗(yàn)】（1）通過實(shí)驗(yàn)分析可知：用濕潤的藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)，試紙不變紅色，則該氣體中在無HCl氣體；故答案為：紅；   
（2）①A中溶液變紅色，證明有NH₃，②濃硫酸的作用是：吸收氨氣和水蒸氣（或干燥和除氨氣）；③B中玻璃管觀察到黑色粉末變紅色，說明有氫氣；故答案為：①NH₃；②吸收氨氣和水蒸氣（或干燥和除氨氣）③黑色粉末變紅色（或黑色粉末變紅色、玻璃管內(nèi)壁出現(xiàn)水霧）
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】鎂與NH₄Cl溶液反應(yīng)生成NH₃和H₂，還生成一種鹽是MgCl₂；故答案為：MgCl₂
【實(shí)驗(yàn)反思】小林同學(xué)認(rèn)為不需要單獨(dú)檢驗(yàn)HCl氣體，就能說明HCl氣體不存在，說法是合理的，因?yàn)榘睔饽芎吐然瘹浞磻?yīng)生成氯化銨；故答案為：合理，因?yàn)榘睔饽芎吐然瘹浞磻?yīng)生成氯化銨．（或氨氣和氯化氫氣體不共存）        
探究二：
【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(shí)驗(yàn)分析】按圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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?yàn)槎�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{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+H₂O+CO₂↑．
【數(shù)據(jù)處理】（1）t₄～t₅Mg（OH）₂分解已為氧化鎂和水，但MgCO₃還未分解，故t₄～t₅段固體為 MgCO₃和MgO．
（2）根據(jù)“4MgCO₃•Mg（OH）₂•zH₂O加熱使之逐步分解，首先失去結(jié)晶水，故生成水的質(zhì)量為：4.66g-3.94g=0.72g，則有：4.66g×（$\frac{2z}{4×84+58+18z}$×100%）=0.72g×（$\frac{2}{18}×100%$），解得：z=4．
故答案為：
探究一：【探究實(shí)驗(yàn)】（1）紅；（2）NH₃；除去氣體中的NH₃和水蒸氣；固體由黑色變成紅色．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】MgCl₂；
【實(shí)驗(yàn)反思】若A中酚酞不變色，說明同時(shí)有HCl存在．（或?qū)懀喝粲蠬Cl存在，則A中溶液不會變紅）
探究二：【提出猜想】它們都是白色固體，而鎂條表面卻是灰黑色的
【實(shí)驗(yàn)分析】Mg₂（OH）₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+H₂O+CO₂↑．
【數(shù)據(jù)處理】（1）MgCO₃和MgO；（2）4 （算出水的質(zhì)量是0.72g給一分；算出Z是4，給一分）

點(diǎn)評 實(shí)驗(yàn)探究題是近幾年中考的熱點(diǎn)之一，它包括實(shí)驗(yàn)方法和過程的探究，實(shí)驗(yàn)結(jié)論和實(shí)驗(yàn)規(guī)律的探究等．本題通過實(shí)驗(yàn)資料和實(shí)驗(yàn)分析，得到了正確的結(jié)論，屬于結(jié)論性探究．同學(xué)們要具體分析，綜合掌握．