Question

【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：

圖1 獲取MgCO3·3H2O的工藝流程

（1）沉淀過程的化學(xué)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(xù)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(xù)通入CO2

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

表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”或“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(zhǔn)確度的是____（填標(biāo)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 在A～B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置

D 在C裝置左側(cè)導(dǎo)管末端增添多孔球泡

（3）實驗中準(zhǔn)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”或“不變”或“偏小”）

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 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(xué)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肟諝猓�其作用除了可攪�?/span>B、C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。

（2）A、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(zhǔn)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(zhǔn)確，該選項不能提高測定準(zhǔn)確度；

C、在A～B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(zhǔn)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(zhǔn)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。

（5）MgCO33H2O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。