Question

水滑石化學式為：[Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃]•4H₂O（相對分子質(zhì)量為602），是環(huán)保型阻燃劑，它受熱時生成4種不同的氧化物，請寫出該物質(zhì)分解的化學方程式：　                        　。在醫(yī)藥上，水滑石還能作為抗酸藥，作用于胃和十二指腸潰瘍等，某研究型學習小組要測定一種市售的水滑石藥片中水滑石的質(zhì)量分數(shù)。

[查閱資料]水滑石與稀硫酸反應的化學方程式為：[Mg₆Al₂（OH）₁₆CO₃]•4H₂O+9H₂SO₄＝6MgSO₄+Al₂（SO₄）₃+CO₂↑+21H₂O，藥片中除了水滑石外含有一定量的輔料﹣﹣淀粉等物質(zhì)。

[提出猜想]小華想將該藥片放在空氣中充分灼燒完成測定；小明想通過水滑石與硫酸反應原理來完成測定，請你參與探究。

[設(shè)計方案]他們設(shè)計了不同的實驗方案。

小華的方案，稱取10.0g市售的水滑石藥片研磨成粉末置于通風櫥中，充分灼燒至質(zhì)量不再減少，再稱量剩余固體的質(zhì)量為6.1g，減少的質(zhì)量即為二氧化碳和水的總質(zhì)量，則可求的水滑石藥片中水滑石的質(zhì)量分數(shù)為　      　%。

小明的方案：

（1）小明設(shè)計了如圖所示的實驗裝置．取10.0g市售的水滑石藥片研磨成粉末，進行實驗。

[說明]堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉固體的混合物，B裝置中發(fā)生的化學方程式為　             　。

（2）操作步驟

①連接好裝置，檢查裝置的氣密性②打開彈簧夾C，在A處緩緩通入一段時間的空氣③稱量F的質(zhì)量④關(guān)閉彈簧夾C，慢慢滴加稀硫酸至過量，直至D中無氣泡冒出⑤打開彈簧夾C，再次緩緩通入一段時間空氣⑥再次稱量F的質(zhì)量，得前后兩次質(zhì)量差為0.44g。

（3）問題探究

B、E裝置的作用分別是　                      　、　                           　。若沒有G裝置，則測定的水滑石的質(zhì)量分數(shù)會　        　（填“偏大”、“偏小”、“不變”）。實驗選用稀硫酸而不選用稀鹽酸的理由是　                                                    　。

（4）數(shù)據(jù)計算

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，可求得水滑石藥片中水滑石的質(zhì)量分數(shù)為　       　%．（寫出計算過程）。

[方案評價]在上述實驗方案中，你認為合理的實驗方案是　         　（填小華或小明），另一個方案不合理的原因是　                                                                  　。

 

Answer 1

【答案】

[Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃]•4H₂O 6MgO+Al₂O₃+CO₂↑+12H₂O；90.3；

（1）2NaOH+CO₂＝Na₂CO₃+H₂O；（3）除去空氣中的二氧化碳；除去氣體中混有的水蒸氣；偏大；用鹽酸會使生成的二氧化碳中混有氯化氫氣體；（4）60.2；小明；“藥片中除了水滑石外含有一定量的輔料﹣淀粉等物質(zhì)”中的淀粉受熱會分解成水和二氧化碳而使結(jié)果偏大

【解析】

試題分析：根據(jù)方程式的寫法寫出水滑石分解的方程式，根據(jù)減少的質(zhì)量即為二氧化碳和水的總質(zhì)量利用方程式計算出水滑石的質(zhì)量，再除以10.0g即可；

（1）根據(jù)氫氧化鈉與二氧化碳反應的方程式回答；

（3）根據(jù)氫氧化鈉能吸收二氧化碳，濃硫酸具有吸水性考慮；根據(jù)G裝置的作用考慮實驗結(jié)果偏大還是偏小；根據(jù)鹽酸制取氣體中混有氯化氫考慮；

（4）根據(jù)前后兩次質(zhì)量差為0.44g屬于二氧化碳的質(zhì)量通過方程式計算出水滑石的質(zhì)量，再除以10.0g；根據(jù)粉末中藥品在通風櫥中做實驗時容易逸散到空氣中考慮。

根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知反應前后元素種類不變，水滑石受熱時生成4種不同的氧化物所以氧化物有：MgO、Al₂O₃、CO₂、H₂O再根據(jù)觀察法進行配平即可，所以方程式是：[Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃]•4H₂O 6MgO+Al₂O₃+CO₂↑+12H₂O；

減少的質(zhì)量即為二氧化碳和水的總質(zhì)量，所以生成二氧化碳和水的質(zhì)量為：10.0g﹣6.1g＝3.9g，設(shè)生成3.9g二氧化碳和水需要水滑石的質(zhì)量為X則：

[Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃]•4H₂O 6MgO+Al₂O₃+CO₂↑+12H₂O  固體質(zhì)量減少量

602                                            260

X                                              3.9g

根據(jù)：

解得X＝9.03g

所以水滑石藥片中水滑石的質(zhì)量分數(shù)為：×100%＝90.3%；

（1）氫氧化鈉吸收二氧化碳的反應的反應物是氫氧化鈉和二氧化碳，生成物是碳酸鈉和水，用觀察法配平即可，所以方程式是：2NaOH+CO₂＝Na₂CO₃+H₂O；

（3）由于氫氧化鈉能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，所以氫氧化鈉的作用是除去空氣中的二氧化碳；由于濃硫酸具有吸水性，所以濃硫酸的作用是吸收氣體中的水蒸氣；G裝置的作用是防止空氣中的水和二氧化碳進入F裝置，若沒有G裝置，空氣中的水和二氧化碳進入F裝置，被認為是生成的二氧化碳的質(zhì)量，所以計算出來的水滑石的質(zhì)量偏大，則測定的水滑石的質(zhì)量分數(shù)會偏大；用鹽酸會使生成的二氧化碳中混有氯化氫氣體，被誤認為全部是二氧化碳的質(zhì)量，計算出來的水滑石的質(zhì)量偏大，則測定的水滑石的質(zhì)量分數(shù)會偏大；

（4）由圖示裝置可知F裝置質(zhì)量的增加量是生成的二氧化碳的質(zhì)量，F(xiàn)裝置前后兩次質(zhì)量差為0.44g，所以生成二氧化碳的質(zhì)量是0.44g，設(shè)要生成0.44g二氧化碳需要參加反應的水滑石的質(zhì)量為Y則：

[Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃]•4H₂O +9H₂SO₄＝6MgSO₄+Al₂(SO₄)₃+CO₂↑+21H₂O

      602                                         44

       Y                                         0.44g

根據(jù)：

解得Y＝6.02g

所以水滑石藥片中水滑石的質(zhì)量分數(shù)為：×100%＝60.2%；

“藥片中除了水滑石外含有一定量的輔料﹣淀粉等物質(zhì)”中的淀粉受熱會分解成水和二氧化碳而使結(jié)果偏大，所以說小明的方案合理。

考點：考查實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量