Question

（12分）堿式碳酸鎂[一般以xMgCO₃?yMg(OH)₂?zH₂O表示]密度小，幾乎不溶于水，但在水中引起輕微的堿性反應。不溶于乙醇，常溫下不會分解，是橡膠制品的優良填料。工藝流程如下圖：

（1）回答下列問題：
①生石灰是以石灰石與焦炭混合煅燒生成，焦炭的作用是：                  。
②氫氧化鎂漿液與CO₂反應的化學方程式為：
                                    。
③堿式碳酸鎂用乙醇洗滌的目的是：                             。
（2）已知：堿式碳酸鎂分解反應方程式為：
xMgCO₃?yMg(OH)₂?zH₂O （x+y）MgO+xCO₂↑+（y+z）H₂O
某同學將46.6g堿式碳酸鎂樣品置于硬質玻璃管中充分灼燒至恒重，殘留固體質量為20.0g，將產生的氣體先通過足量的濃硫酸，再通過足量的堿石灰，堿石灰質量增重17.6g。根據實驗測定的數據，確定堿式碳酸鎂[xMgCO₃·yMg(OH)₂?zH₂O]的化學式（要求寫出計算過程）。

Answer 1

（1）①作燃料、提供能量              （2分）
② Mg(OH)₂+2CO₂ = Mg(HCO₃)₂     （2分）
③除去表面雜質、減少固體的損耗  （2分）
（2）由題意得：
n(Mg²⁺)=20.0g/40g·mol^-1=0.5mol   （1分）
n(CO₂)=17.6g/44g·mol^-1= 0.4mol   （1分）
據元素守恒得：
m(MgCO₃)=0.4mol×84g·mol^-1=33.6g（1分）
m［Mg(OH)₂］=(0.5mol-0.4mol)=5.8g（1分）
n(H₂O)=44.6g-33.6g-5.8g/18g·mol^-1=0.4mol（1分）
x:y:z=4:1:4
則堿式碳酸鎂的化學式為：4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O（1分）（其它過程合理也給分）

試題分析：（1）①CaCO₃高溫分解生成CaO和CO₂，所以焦炭的作用是：作燃料、提供能量。
②根據流程圖，CO₂與Mg(OH)₂反應后的產物經壓濾得到Mg(HCO₃)₂，所以CO₂與Mg(OH)₂反應的化學方程式為：Mg(OH)₂+2CO₂ = Mg(HCO₃)₂
③因為堿式碳酸鎂在水中引起輕微的堿性反應，不溶于乙醇，所以用乙醇洗滌可以除去表面雜質、減少固體的損耗。
（2）殘留固體為CaO，堿石灰吸收CO₂，質量增加量為CO₂的質量，可得：
n(Mg²⁺)=20.0g/40g·mol^-1=0.5mol   （1分）
n(CO₂)=17.6g/44g·mol^-1= 0.4mol   （1分）
據元素守恒得：
m(MgCO₃)=0.4mol×84g·mol^-1=33.6g（1分）
m［Mg(OH)₂］=(0.5mol-0.4mol)=5.8g（1分）
n(H₂O)=44.6g-33.6g-5.8g/18g·mol^-1=0.4mol（1分）
x:y:z=4:1:4
則堿式碳酸鎂的化學式為：4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O（1分）