Question

三硅酸鎂為白色無味粉末，不溶于水和乙醇，易與無機酸反應．有關部門規定三硅酸鎂樣品中含水量不超過12.2%為優良級．某化學興趣小組欲測定三硅酸鎂的化學式（可用Mg_xSi₃O_y?mH₂O表示），實驗步驟如下：
步驟一：取16.6g三硅酸鎂樣品，充分加熱至不再分解，冷卻、稱量，得固體13.0g．
步驟二：另取16.6g三硅酸鎂樣品，向其中加入足量100mL 4mol/L的鹽酸，充分反應后，過濾、洗滌、灼燒，得固體9.0g．該固體為空間網狀結構，且熔沸點很高．
（1）通過計算確定Mg_xSi₃O_y?mH₂O的化學式．
（2）該小組測定的三硅酸鎂樣品是否為優良級？
（3）寫出該三硅酸鎂樣品與鹽酸反應的化學方程式．

Answer 1

分析：（1）固體樣品灼燒得到的固體是二氧化硅，樣品加熱分解，減少質量是水，根據元素守恒結合化合價規則確定化學式；
（2）根據樣品中水的百分含量結合樣品中含水量不超過12.2%為優良級這一標準來回答；
（3）三硅酸鎂樣品與鹽酸反應生成氯化鎂鹽溶液，根據元素守恒書寫方程式并配平．

解答：解：（1）16.6g三硅酸鎂樣品，充分加熱至不再分解，冷卻、稱量，得固體13.0g，即含有水的質量是3，6g，物質的量是0.2mol，16.6g三硅酸鎂樣品，向其中加入足量100mL 4mol/L的鹽酸，充分反應后，過濾、洗滌、灼燒，得到的空間網狀結構，且熔沸點很高的固體9.0g即為二氧化硅，物質的量為

9.0g

60g/mol

=0.15mol，設三硅酸鎂物質的量是s，則根據元素守恒，得到關系式：
 Mg_xSi₃O_y?mH₂O～3SiO₂～mH₂O
 1              3      m 
s              0.15   0.2
解得s=0.05，m=4，Mg_xSi₃O_y?mH₂O的摩爾質量M=

16.6g

0.05mol

=332g/mol，即24x+28×3+16y+18×4=332，根據化合價代數和為零，則2x+4×3=2y，解得x=2，y=8，
Mg_xSi₃O_y?mH₂O的化學式Mg₂Si₃O₈?4H₂O．
答：Mg_xSi₃O_y?mH₂O的化學式為：Mg₂Si₃O₈?4H₂O； 
（2）16.6g三硅酸鎂樣品，充分加熱至不再分解，冷卻、稱量，得固體13.0g，即含有水的質量是3.6g，物質的量是0.2mol，所以樣品中含水量是

3.6g

16.6g

×100≈21.7%＞12.2%，故樣品不是優級，答：該小組測定的三硅酸鎂樣品不是優良級；
（3）三硅酸鎂樣品與鹽酸反應的化學方程式為：Mg₂Si₃O₈?4H₂O+4HCl=2MgCl₂+3H₂SiO₃↓+3H₂O，
答：三硅酸鎂樣品與鹽酸反應的化學方程式為：Mg₂Si₃O₈?4H₂O+4HCl=2MgCl₂+3H₂SiO₃↓+3H₂O．

點評：本題是一道關于元素和化合物性質的應用以及分子式的確定題目，注意元素守恒在解題中的應用是關鍵，難度中等．