Question

【題目】鎂是一種銀白色的堿土金屬，鎂元素在地殼中的含量約為2.00%，位居第八位，鎂及其化合物在研究和生產中具有廣泛用途。請回答下列問題：

(1)在室溫下，純凈的氮化鎂(Mg3N2)為黃綠色的粉末，能與水反應，常用作觸媒，實驗室用如圖1所示裝置和藥品制備少量氮化鎂。

①A中盛裝的是____，B中可盛裝堿石灰，二者混合可制取氨氣。

②按照氣流的方向從左至右連接裝置：a接____、____接____、_b__接____。

③氣體通過CuO這一裝置的目的是什么？用化學方程式回答：______。

④無水氯化鈣裝置可防止外界空氣中的水進入，以防_____________(化學方程式表示)的發生。

(2)碳酸鎂可用作耐火材料、鍋爐和管道的保溫材料，以及食品、藥品、化妝品、橡膠、墨水等的添加劑。

Ⅰ.合成碳酸鎂晶體的步驟如下：

步驟1：配制0.5 mol·L－1MgSO4溶液和0.5 mol·L－1NH4HCO3溶液。

步驟2：用量筒量取500 mL NH4HCO3溶液于1 000 mL四口燒瓶中，開啟攪拌器，溫度控制在50 ℃。

步驟3：將250 mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中，1 min內滴加完畢，然后用氨水調節溶液pH到9.5。

步驟4：放置1 h后，過濾，洗滌。

步驟5：在40 ℃的真空干燥箱中干燥10 h，得到產品碳酸鎂晶體(MgCO3·nH2O，n＝1～5)。

①配制0.5 mol·L－1MgSO4溶液500 mL，需要的儀器有托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管、____。

②步驟3中加氨水后發生反應的離子方程式為________________

Ⅱ.測定合成的MgCO3·nH2O中的n值。

稱量1.000 g碳酸鎂晶體，放入圖2所示的廣口瓶中，加入適量水，滴入稀硫酸與晶體反應，生成的CO2被NaOH溶液吸收，在室溫下反應4～5 h，后期將溫度升到30 ℃，最后燒杯中的溶液用已知濃度的鹽酸滴定，測得生成CO2的總量；重復上述操作2次。

③上述反應后期要升溫到30 ℃，主要目的是_____________________

④若實驗測得1.000 g碳酸鎂晶體產生CO2的平均物質的量為a mol，則n為__________(用含a的表達式表示)。

⑤若稱取100 g上述晶體進行熱重分析，得到的熱重曲線如圖3所示，則合成的晶體中n＝____(取整數)。

Answer 1

【答案】濃氨水 d e c b f 2NH3＋3CuON2＋3H2O＋3Cu Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑ 500mL容量瓶 Mg2＋＋HCO3-＋NH3·H2O＋(n－1)H2OMgCO3·nH2O↓＋NH4+。 升高溫度，氣體的溶解度減小，使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全 1-84a/18a 1

【解析】

根據題意可知，本題考查了物質含量的實驗探究過程分析、實驗裝置的連接，運用各物質的化學性質和裝置連接步驟分析。

(1)①A、B二者混合可制取氨氣，而濃氨水和生石灰或氫氧化鈉固體混合放熱,可使一水合氨分解生成氨氣。因此A中盛裝的是濃氨水；

故答案為：濃氨水；

②根據實驗目的及題給裝置可知,按照氣流的方向從左向右連接裝置的順序為:a接d，e接c，b接f；

故答案為：d； e ； c ；b ；f；

③氣體通過CuO這一裝置的目的是氨氣有還原性，能還原氧化銅，生成氮氣，則氣體通過CuO這一裝置的目的用化學方程式表示為:2NH3+3CuON2+3H2O+3Cu；

故答案為：2NH3＋3CuON2＋3H2O＋3Cu；

④無水氯化鈣裝置可防止外界空氣中的水進入，以防氮化鎂和水發生反應生成氫氧化鎂和氨氣,化學方程式為:Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑；

故答案為：Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑；

(2)①配制0.5 mol·L-1MgSO4溶液500 mL，除提供的儀器外，還需要的儀器為500 mL容量瓶；

故答案為：500 mL容量瓶；

②步驟3中加氨水后反應生成碳酸鎂結晶水合物,反應的離子方程式為Mg2＋＋HCO3-＋NH3·H2O＋(n－1)H2OMgCO3·nH2O↓＋NH4+；

故答案為：Mg2＋＋HCO3-＋NH3·H2O＋(n－1)H2OMgCO3·nH2O↓＋NH4+；

③題述反應后期將溫度升到30 ℃，是為了使生成的二氧化碳全部逸出，便于其被氫氧化鈉溶液完全吸收，從而減小測定產生的誤差；

故答案為：升高溫度，氣體的溶解度減小，使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全；

④若實驗測得1.000 g碳酸鎂晶須產生的CO2的平均物質的量為amol，依據碳元素守恒可知，晶須中碳酸鎂的物質的量為amol，根據MgCO3·nH2O中碳酸鎂和結晶水的物質的量之比為1∶n,得到,得到；

故答案為：

⑤由題圖3知400 ℃時剩余質量為82.3 g，這是該晶須失去結晶水后的質量，則有，解得n=1；

故答案為：1。