Question

(13分)某研究性學習小組欲探究Na₂CO₃溶液與MgCl₂溶液反應產生白色沉淀的成分，小組成員做如下實驗

（1）若按所得的結論分析，甲觀察到的實驗現象是___________________________。
（2）在探究沉淀物成分前，甲、乙都將沉淀物從溶液中分離出來，洗滌并干燥。同學丙認為他們并未將沉淀洗滌干凈，請用簡單的實驗證明丙的觀點。
（3）同學丁認為甲結論不合理，理由是Ksp(MgCO₃)___Ksp [Mg(OH)₂](選填“＜”或“＞”)，所以沉淀物未必是MgCO₃。經查閱資料得知：該白色沉淀的組成應為Mg_x(OH)_y(CO₃)_z·nH₂O。為確定沉
淀物的具體組成，他設計下圖裝置進行實驗(所有夾持裝置已省略)。

（4）請將丁設計的實驗步驟補充完整：
①檢查裝置氣密性；
②先裝入藥品，并稱量相關裝置的質量，后連接各裝置；
③________________________________________________________；
④停止加熱，持續通入空氣直至實驗結束，再次稱量步驟②中相關裝置的質量。
（5）裝置E中堿石灰的作用是_________________________________________________。
三次實驗所得數據如下：(部分數據已換算為相應的物質的量)
  
（6）分析實驗數據可知，第_________組出現誤差較大的數據，應舍去。由實驗數據計算
得該白色沉淀物的組成為___________(選填序號)。
a．Mg₂(OH)₂CO₃·3H₂O       b．Mg(OH)₂(CO₃)₂·3H₂O
c．Mg₄(OH)₂(CO₃)₃·3H₂O    d．Mg₅(OH)₄(CO₃)₃·2H₂O

Answer 1

（1）沉淀溶解，有氣泡產生（2分）
（2）取最后一次洗滌液于另一試管中，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，出現白色沉淀。（2分，或取最后一次洗滌液，用焰色反應檢驗存在的鈉離子。答案合理即可得分） （3）＞（2分）
（4）先通入一會兒空氣，再加熱（2分） （5）防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入裝置D（2分）
（6）3（1分） c（2分）

試題分析：（1）碳酸鎂與稀鹽酸反應生成氯化鎂、水和CO₂，因此實驗現象是沉淀溶解，有氣泡產生。
（2）由于沉淀表面有吸附的氯離子，所以可以通過檢驗氯離子來判斷沉淀是否洗滌干凈，即取最后一次洗滌液于另一試管中，加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，出現白色沉淀即證明沒有洗滌干凈。
（3）由于氫氧化鎂的溶度積常數小于碳酸鎂的溶度積常數，所以Ksp(MgCO₃)＞Ksp [Mg(OH)₂]。
（4）由于裝置中有殘留的空氣，而空氣中通過堿石灰時水蒸氣和CO₂被吸收，所以因此先通入一會兒空氣，再加熱。
（5）由于空氣中還含有水蒸氣和CO₂會進入裝置D干擾實驗，所以E裝置中堿石灰的作用是防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入裝置D。
（6）由于水蒸氣和CO₂的物質的量與樣品的質量成比例，因此根據實驗1、2中的數據可知，實驗3中水蒸氣的物質的量偏大（應該是0.12mol），應該舍去。根據表中數據可知CO₂與水蒸氣的物質的量之比是3:4，則a．Mg₂(OH)₂CO₃·3H₂O中CO₂與水蒸氣的物質的量之比是1:4，a不正確； b．Mg(OH)₂(CO₃)₂·3H₂O中CO₂與水蒸氣的物質的量之比是1:2，b不正確；c．Mg₄(OH)₂(CO₃)₃·3H₂O中CO₂與水蒸氣的物質的量之比是3:4，c正確；d．Mg₅(OH)₄(CO₃)₃·2H₂O中CO₂與水蒸氣的物質的量之比是3:4，但3.64g該物質得不到0.03molCO2，d不正確，答案選c。