Question

3．水滑石材料在石油化學、塑料工業等方面均具有廣泛用途，某活動小組同學進行如下實驗制備某水滑石并測定其組成．
Ⅰ．水滑石的制備
（1）配制一定濃度的Mg（NO₃）₂與Al（NO₃）₃的混合溶液500mL，定容時，俯視刻度線，則所配溶液的濃度偏大（填“偏大”或“偏小”）．
（2）配制c（NaOH）=1.6和c（Na₂CO₃）=0.8mol/L的混合溶液500mL，配制時，若用托盤天平稱取NaOH固體，則需稱取NaOH的質量為32.0g；該混合溶液中c（Na⁺）=3.2mol/L．
（3）將（1）和（2）所配溶液混合后，過濾即得水滑石，過濾時玻璃棒的作用是引流．
Ⅱ．水滑石組成的測定
（4）設上述制得的水滑石組成為Mg_aAl_b（OH）_c（CO₃）_d．已知：a+b+c+d=25（a、b、c、d為正整數）．制得的樣品含Mg_aAl_b（OH）_c（CO₃）_d0.1mol，用1mol/L的鹽酸使其完全溶解，消耗鹽酸的體積為1.8L；同時生成2.24L（標準狀況）CO₂，此時溶液中只含AlCl₃和MgCl₂兩種溶質．通過計算確定該水滑石的化學式（請寫出計算過程）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）定容時俯視刻度線，溶液體積V偏小，結合c=$\frac{n}{V}$分析；
（2）依據n=cV計算NaOH的質量，c=$\frac{n}{V}$計算B溶液中c（Na⁺）；
（3）過濾時玻璃棒的作用是引流；
Ⅱ．（4）制得的樣品含Mg_aAl_b（OH）_c（CO₃）_d0.1mol，用1mol/L的鹽酸使其完全溶解，消耗鹽酸的體積為1.8L；同時生成2.24L（標準狀況）CO₂，此時溶液中只含AlCl₃和MgCl₂兩種溶質，碳元素守恒計算得到碳酸根離子物質的量，利用氯化氫物質的量計算和氫氧根離子反應的氯化氫物質的量，確定氫氧根離子物質的量，根據化合物化合價代數和為0計算得到abcd確定化學式．

解答 解：Ⅰ．（1）定容時俯視刻度線，溶液體積V偏小，c=$\frac{n}{V}$可知，n不變，V偏小，則c偏大，
故答案為：偏大；
（2）因為B溶液為c（NaOH）=1.6mol•L^-1和c（Na₂CO₃）=0.8mol•L^-1的混合溶液，則NaOH的質量m=40n=40cV=40×1.6×0.5=32.0g，
c（Na⁺）=$\frac{n}{V}$=$\frac{1.6×0.5+0.8×0.5×2}{0.5}$=3.2mol•L^-1，
故答案為：32.0g；3.2；
（3）將（1）和（2）所配溶液混合后，過濾即得水滑石，過濾時玻璃棒的作用是引流，
故答案為：引流；
Ⅱ．（4）制得的樣品含Mg_aAl_b（OH）_c（CO₃）_d0.1mol，用1mol/L的鹽酸使其完全溶解，消耗鹽酸的體積為1.8L；同時生成2.24L（標準狀況）CO₂，此時溶液中只含AlCl₃和MgCl₂兩種溶質，
n（CO₃^2-）=n（CO₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol
d=$\frac{n（C{{O}_{3}}^{2-}）}{n（水滑石）}$=$\frac{0.1mol}{0.1mol}$=1
n（HCl）=cV=1mol/L×1.8L=1.8mol
c=$\frac{n（HCl）-2n（C{{O}_{3}}^{2-}）}{n（水滑石）}$=$\frac{1.8mol-2×0.1mol}{0.1mol}$=16
根據化合物化合價代數和為0可得2a+3b=18
結合a+b+c+d=25可得a=6，b=2
所以水滑石的化學式為Mg₆Al₂（OH）₁₆CO₃，
答：該水滑石的化學式為Mg₆Al₂（OH）₁₆CO₃．

點評 本題考查了配制一定物質的量濃度的溶液的方法及其計算、化學式確定方法，明確配制原理和過程是解題關鍵，注意基本公式的應用，題目難度中等．