Question

【題目】碳酸鎂水合物是制備鎂產品的中間體。

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

圖1 獲取MgCO3·3H2O的工藝流程

圖2　沉淀過程的pH變化 圖3　不同溫度下溶液中鎂離子含量隨時間的變化

(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. 向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，同時繼續通入CO2

d. 向NaOH溶液中通入CO2至飽和，然后滴加鹵水，同時繼續通入CO2

(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物如表所示。

不同反應溫度下的水合碳酸鎂

溫度（℃）	產物
46.95	MgCO3·3H2O
47.95	MgCO3·3H2O
48.95	MgCO3·3H2O
49.95	Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O

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。

依據實驗過程回答下列問題：

（1）實驗過程中需持續緩緩通入空氣，其作用除了可攪拌B、C中的反應物外，還有_________。

（2）C中反應生成CaCO3的化學方程式為___________；D中堿石灰的作用為___________。

（3）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，應排凈裝置內的CO2氣體

b．為了縮短實驗時間，快速滴加硫酸

c．在A～B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置

d．在C裝置左側導管末端增添多孔球泡

（4）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沉淀的平均質量為10.0 g。請計算樣品中MgCO3·3H2O的純度（寫出計算過程）。 ______________________

（5）小明認為應將澄清石灰水換成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___________。

（6）若獲取MgCO3·3H2O的樣品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O，則產品中鎂元素的質量分數_______（填“偏大”“不變”或“偏小”，下同），樣品中MgCO3·3H2O的純度_______。

Answer 1

【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 把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ca(OH)2溶液吸收 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O 防止空氣中的CO2進入C干擾實驗 bc 92.0% 因BaCO3的相對分子質量比CaCO3大，等質量的MgCO3·3H2O生成的BaCO3質量遠大于CaCO3，實驗時相對誤差小 偏大 偏大

【解析】 (1). 據質量守恒定律反應前后原子的種類、個數不變，可得方程式為MgCl2+CO2+2NaOH+2H2OMgCO3·3H2O↓+2NaCl (2). 由圖可知，沉淀過程的pH隨時間的變化是先變小至小于7，后變大至大于7，所以操作是向鹵水中通入CO2至飽和，由于生成碳酸，溶液顯酸性，pH小于7，然后滴加NaOH溶液，同時繼續通入CO2，生成碳酸鈉，溶液呈堿性。

(3). 沉淀過程選擇的溫度為48.95℃ ，理由是 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 (5). 實驗過程中需持續緩緩通入空氣，其作用除了可攪拌B、C中的反應物外，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 ，否則裝置內剩余二氧化碳不被吸收，導致測定結果偏小， (6). 石灰水的溶質氫氧化鈣和二氧化碳反應生成碳酸鈣沉淀和水，反應方程式為：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O (7). D中堿石灰的作用為防止空氣中的CO2進入C干擾實驗，使測定結果偏大。 (8). 快速滴加硫酸，使生成二氧化碳的速率太快，不能被充分吸收；在A～B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置不能提高測定的準確性，因為氫氧化鈣不吸收水。 (9). MgCO3·3H2O+ H2SO4= MgSO4+ CO2↑+4H2O；CO2 + Ca(OH)2 == CaCO3↓+ H2O；可得關系式為MgCO3·3H2O~ CO2~ CaCO3↓，設樣品中MgCO3·3H2O的質量為x, MgCO3·3H2O~ CaCO3↓，

138 100

x 10.0g

138/x=100/10.0g x=13.8g 樣品中MgCO3·3H2O的純度 13.8g÷15g×100%=92.0% (10). 因BaCO3的相對分子質量比CaCO3大，等質量的MgCO3·3H2O生成的BaCO3質量遠大于CaCO3，實驗時相對誤差小 (11). ,若獲取MgCO3·3H2O的樣品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O，則產品中鎂元素的質量分數偏大，因為MgCO3·3H2O中鎂元素的質量分數=24÷138×100%；Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O鎂元素的質量分數=（24×5）÷458×100%；同質量的Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O比MgCO3·3H2O生成的碳酸鈣沉淀多，，所以計算的純度偏大.