Question

【題目】碳酸鎂水合物是制備鎂產品的中間體。

（制取MgCO33H2O）工業上從弱堿性鹵水（主要成分為MgCl2）中獲取MgCO33H2O的方法如圖：

（1）沉淀過程的化學方程式為：MgCl2+CO2+2NaOH+2H2O═MgCO33H2O↓+2___。

（2）沉淀過程的pH隨時間的變化如圖所示，沉淀過程的操作為____（填標號）。

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所示，不同溫度下所得到沉淀產物如下表所示。

溫度（℃）	產物
46.95	MgCO33H2O
47.95	MgCO33H2O
48.95	MgCO33H2O
49.95	Mg5(OH)2(CO3)44H2O

則沉淀過程選擇的溫度為____℃，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。

（測定MgCO33H2O的純度）

（查閱資料）

1.堿石灰是CaO與NaOH的固體混合物。

2.MgCO33H2O+H2SO4=MgSO4+CO2↑+4H2O。

3.Mg5(OH)2(CO3)44H2O也可以表示為Mg(OH)24MgCO34H2O，其相對分子質量為466，能與硫酸反應生成CO2。

4.Ba(OH)2能溶于水

（實驗步驟）

利用如下圖所示裝置（圖中夾持儀器略去）進行實驗，以確定MgCO33H2O的純度。

依據實驗過程回答下列問題：

（1）A中NaOH溶液的作用是________。

（2）C裝置中反應生成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）小明認為應將C裝置中澄清石灰水換成Ba(OH)2溶液，理由一：___，使CO2被吸收的更完全；理由二： BaCO3的相對分子質量比CaCO3大，等質量的MgCO33H2O生成的BaCO3質量大于CaCO3質量，實驗時相對誤差小。

（5）實驗中準確稱取15.0g樣品三份，進行三次測定，測得生成CaCO3沉淀的平均質量為10.0g。請計算樣品中MgCO33H2O的純度（寫出計算過程）____。

（6）若獲取MgCO33H2O的樣品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)44H2O，則樣品中MgCO33H2O的純度____（填“偏大”“不變”或“偏小”）。

Answer 1

【答案】NaCl c 48.95 吸收空氣中的二氧化碳氣體，防止干擾定量實驗 CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O 防止空氣中的水和二氧化碳氣體進入裝置C，干擾實驗 bc 氫氧化鋇的溶解度明顯大于氫氧化鈣 92% 偏大

【解析】

1）該反應符合質量守恒定律，反應物比生成物多2個鈉原子和2個氯原子，則沉淀過程的化學方程式為MgCl2+CO2+2NaOH+2H2O═MgCO33H2O↓+2NaCl。

（2）沉淀過程的pH隨時間的變化為：溶液先有弱堿性變為酸性，再有酸性變為堿性，沉淀過程的操作為：向鹵水中通入CO2至飽和，二氧化碳與酸生成碳酸，使混合溶液變為酸性，然后滴加NaOH溶液（具有強堿性），使混合溶液變為堿性，同時繼續通入CO2，溶液的pH值基本不變；

故選：c；

（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。大于48.95℃時，會產生Mg5(OH)2(CO3)44H2O；小于48.95℃時，溶液中含有大量的鎂離子，生成MgCO33H2O較少；

依據實驗過程回答下列問題：

（1）A中NaOH溶液的作用是：吸收空氣中的二氧化碳氣體，防止干擾定量實驗；

（2）C裝置中二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣和水的化學方程式為CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O；D中堿石灰的作用為：防止空氣中的水和二氧化碳氣體進入裝置C，干擾實驗；

（3）下列各項措施中，不能提高測定準確度的是：

a 在加入硫酸之前，應排凈裝置內的CO2氣體，減少空氣中二氧化碳對實驗的影響；能提高測定準確度；

b 為了縮短實驗時間，快速滴加硫酸，會導致二氧化碳氣體產生過快，導致反應不充分；不能提高測定準確度；

c 在A～B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置物作用，因為B裝置中有大量的水，且C裝置不吸收水；不能提高測定準確度；

d 在C裝置左側導管末端增添多孔球泡，可以觀察產生二氧化碳的速率，從而指導控制裝置B，是產生的二氧化碳氣體能充分與氫氧化鈣溶液反應，能提高測定準確度；

故選：bc；

（4）小明認為應將C裝置中澄清石灰水換成Ba(OH)2溶液，理由一：氫氧化鋇的溶解度明顯大于氫氧化鈣，使CO2被吸收的更完全；理由二： BaCO3的相對分子質量比CaCO3大，等質量的MgCO33H2O生成的BaCO3質量大于CaCO3質量，實驗時相對誤差小。

（5）解：設參加反應二氧化碳的質量為x。

x=4.4g

設：品中MgCO33H2O的質量為y。

y=13.8g

品中MgCO33H2O的純度=；

（6）若獲取MgCO33H2O的樣品中含有少量Mg5(OH)2(CO3)44H2O，則樣品中MgCO33H2O的純度偏大。因為MgCO33H2O中鎂元素質量分數=；而碳元素的質量分數；

；Mg5(OH)2(CO3)44H2O中鎂元素的質量分數=，而碳元素的質量分數；所以等質量的Mg5(OH)2(CO3)44H2O比MgCO33H2O產生碳酸鈣沉淀多，所以計算的純度偏大。