Question

4．某課外活動小組同學利用如圖甲裝置（固定裝置略去）測定[Mg₂Al（OH）₄Cl•XH₂O]的化學式，[Mg₂Al（OH）₄Cl•XH₂O]高溫下分解為MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸氣．
（1）裝置連接后首先進行的操作是對裝置進行氣密性檢驗．
（2）將一定質量的[Mg₂Al（OH）₄Cl•xH₂O]放在加熱裝置中充分加熱，冷卻后稱量剩余固體的質量是131g，則其中MgO的質量是80g．
（3）若只通過測定裝置C、D的增重來確定x，加熱前先通過N₂排盡裝置中的空氣，稱取C、D的初始質量后，再持續通入N₂．
①裝置的連接順序為a→e-d-b（用接口處的小寫字母表示）．
②實驗過程中裝置C吸收HCl氣體，沒有用如圖乙所示防倒吸裝置的理由是實驗過程中持續通入N₂，沒有必要用如圖所示防倒吸裝置．
③完全分解后測得C增重3.65g、D增重9.90g，則x=3．
（4）下列實驗方案也能測定x值的是方案1，并且對不選方案說明不合理的理由：由加熱裝置剩余固體的質量可計算裝置C增重的質量，與x的大小沒有關系，因此方案2是不合理的（若兩個方案都選，此問就不作答）．
方案1：測定加熱裝置剩余固體的質量和裝置D增重的質量
方案2：測定加熱裝置剩余固體的質量和裝置C增重的質量．

Answer 1

分析 （1）[Mg₂Al（OH）₄Cl•XH₂O]高溫下分解為MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸氣；有氣體生成，裝置連接后，首先要進行的操作是檢查裝置氣密性，防止漏氣；
（2）根據2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑，可知高溫下分解后產物中m（MgO）：m（Al₂O₃）=4×40：102；
（3）①應該首先通過D裝置吸收水蒸氣，后通過C裝置吸收HCl；將氣體通過洗氣瓶進行洗氣時，應該從長導管一側通入氣體；
②氯化氫極易溶于水，但為了避免引起實驗誤差，保證反應產生的氣體全部被裝置C、D吸收，持續通入N₂排出裝置內殘留的氣體，同時也起到了防止產生倒吸作用；
③根據反應的方程式2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑計算；
（4）裝置C的作用是吸收反應生成的HCl氣體，裝置D的作用是吸收水蒸氣，根據2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑，可知高溫下分解后剩余固體產物與裝置C增重的質量可互算，與x的大小沒有關系，所以方案2不合理，方案1裝置D吸收水蒸氣含x可行．

解答 解：（1）根據題給信息：[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]高溫下完全分解為MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸氣，其化學方程式為：2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑；因反應中有氣體產生，且需測其物質的量，所以連接好裝置后首先應該檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣，影響測量結果；
故答案為：對裝置進行氣密性檢驗；
（2）[Mg₂Al（OH）₄Cl•XH₂O]高溫分解：2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑，產物中m（MgO）：m（Al₂O₃）=4×40：102，冷卻后稱量剩余固體的質量是131g，則其中MgO的質量是131g×$\frac{4×40}{4×40+102}$×100%=80g，
故答案為：80；
（3）①裝置C的作用是吸收反應生成的HCl氣體，裝置D的作用是吸收水蒸氣，應該首先通過D裝置吸收水蒸氣，后通過C裝置吸收HCl；將氣體通過洗氣瓶進行洗氣時，應該從長導管一側通入氣體，讓氣體與溶液充分接觸反應，故其連接順序是a→e→d→b；
故答案為：e→d→b；
②雖氯化氫極易溶于水，但加熱后的裝置中含有殘留的HCl和水蒸氣，為了避免引起實驗誤差，保證反應產生的氣體全部被裝置C、D吸收，所以要通入N₂排出裝置內殘留的氣體，同時也是為了防止產生倒吸，所以沒有必要用如圖所示防倒吸裝置，
故答案為：實驗過程中持續通入N₂，沒有必要用如圖所示防倒吸裝置；
③2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑
                                          73      18×（5+2x）
                                        3.65g        9.90g          解得x=3，
故答案為：3；
（4）2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑，裝置D的作用是吸收水蒸氣含x，測定加熱裝置剩余固體的質量和裝置D增重的質量，可計算x，加熱裝置剩余固體的質量和裝置C增重的質量可以互算，只要知道一個量，就能計算另一個量，與x的大小沒有關系，因此方案2是不合理的，
故答案為：方案1；由加熱裝置剩余固體的質量可計算裝置C增重的質量，與x的大小沒有關系，因此方案2是不合理的．

點評 本題考查物質的組成的測定，主要考查對實驗裝置和實驗流程的理解和熟悉實驗操作，同時通過計算，確定水分子數．綜合性較強，題目難度中等．