Question

碳酸鎂晶須是一種新型的吸波隱形材料中的增強材料。
（1）合成該物質的步驟如下：
步驟1：配制0.5mol·L^-1MgSO₄溶液和0.5mol·L^-1NH₄HCO₃溶液。
步驟2：用量筒量取500mL NH₄HCO₃溶液于1000mL四口燒瓶中，開啟攪拌器。溫度控制在50℃。
步驟3：將250mL MgSO₄溶液逐滴加入NH₄HCO₃溶液中，1min內滴加完后，用氨水調節溶液pH到9.5。
步驟4：放置1h后，過濾，洗滌。
步驟5：在40℃的真空干燥箱中干燥10h，得碳酸鎂晶須產品（MgCO₃·nH₂O  n=1~5）。
①步驟2控制溫度在50℃，較好的加熱方法是          。
②步驟3生成MgCO₃·nH₂O沉淀的離子方程式為        。
③步驟4檢驗是否洗滌干凈的方法是           。
（2）測定合成的MgCO₃·nH₂O中的n值。
稱量1.000g碳酸鎂晶須，放入如圖所示的廣口瓶中加入水滴入稀硫酸與晶須反應，生成的CO₂被NaOH溶液吸收，在室溫下反應4~5h，反應后期將溫度升到30℃，最后的燒杯中的溶液用已知濃度的鹽酸滴定，測得CO₂的總量；重復上述操作2次。

①圖中氣球的作用是           。
②上述反應后期要升溫到30℃，主要目的是         。
③設3次實驗測得每1.000g碳酸鎂晶須產生的CO₂平均值為a mol，則n值為      （用含a的表達式表示）。
（3）稱取100g上述晶須產品進行熱重分析，熱重曲線如圖。

則該條件下合成的晶須中，n=      （選填：1、2、3、4、5）。

Answer 1

（1）①水浴加熱       ②Mg²⁺+HCO₃^-+NH₃·H₂O+(n-1)H₂O=MgCO₃·nH₂O+NH₄⁺
③取最后一次洗滌液少量，加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液，若不出現沉淀，即洗滌干凈
（2）①平衡壓強
②溫度升高氣體溶解度減小，使廣口瓶水中溶解的二氧化碳氣體逸出被氫氧化鈉充分吸收；
③（1.000-84a）/18a
（3）1

解析試題分析：（1）①水浴加熱受熱均勻，易于控制，不高于100℃均可采用水浴加熱；②Mg²⁺+HCO₃^-+NH₃·H₂O+(n-1)H₂O=MgCO₃·nH₂O+NH₄⁺     ③沉淀表面有殘留物，可以通過洗滌液中含有的雜質離子如SO₄^2-來判斷是否洗滌干凈；（2）①反應體系產生氣體，防止壓強過大發生危險，起到緩沖的作用；②溫度升高氣體溶解度減小，使廣口瓶水中溶解的二氧化碳氣體逸出被氫氧化鈉充分吸收；
③n(MgCO₃)=n(CO₂)="a" mol
m(H₂O)=(1.000-84a)g
n(H₂O)=（1.000-84a）/18 mol
故n=（1.000-84a）/18a
（3）從圖中可以得出MgCO₃·nH₂O變成82.3g時為失去結晶水的反應，最后得到的是MgO。
100×18n/（84+18n）=100-82.3    n=1
考點：以物質組成的測定為載體，考查化學實驗中條件的選擇、洗滌操作、計算能力、實驗方案的設計與評價等有關問題。