Question

2．以水氯鎂石（主要成分為MgCl₂•6H₂O）為原料生產堿式碳酸鎂[Mg_x（CO₃）_y（OH）_z•wH2O]的主要流程如圖：

（1）上述流程中，濾液中溶質的主要成分NH₄Cl（寫化學式），向濾液中加入CaO的目的是與濾液中NH₄Cl反應產生NH₃循環使用．
（2）上述流程中，檢驗“過濾”后堿式碳酸鎂已洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液適量于試管中，滴加AgNO₃溶液，若無白色渾濁出現，則證明已洗滌干凈．
（3）已知高溫煅燒堿式碳酸鎂可得到MgO，取堿式碳酸鎂4.66g，高溫煅燒至恒重，得到固體2.00g和標準狀況下CO₂0.896L．通過計算確定堿式碳酸鎂的化學式（寫出計算過程，否則不得分）n（Mg²⁺）=n（MgO）=$\frac{2.00g}{40g/mol}$=0.05mol，n（CO₃^2-）=n（CO₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，
根據化合物中電荷守恒計算：n（OH^-）=0.05mol×2-0.04mol×2=0.02mol，
m（H₂O）=4.66g-2.00g-0.04mol×44g/mol=0.9g，
n（H₂O）=$\frac{0.9g}{8mol}$=0.05mol，
結晶水的物質的量：n（H₂O）═0.05mol-$\frac{0.02mol}{2}$=0.04mol，
則得x：y：z：w=0.05：0.04：0.02：0.04=5：4：2：4
堿式碳酸鎂的化學式為：Mg₅（CO₃）₄（OH）₂•4H₂O．

Answer 1

分析 以水氯鎂石（主要成分為MgCl₂•6H₂O）為原料生產堿式碳酸鎂[Mg_x（CO₃）_y（OH）_z•wH₂O]，水溶解后得到氯化鎂溶液，向氯化鎂溶液中加入氨氣、碳酸氫銨，加熱，反應能生成堿式碳酸鎂和氯化銨，過濾后濾液的主要溶質是氯化銨，銨根離子能和顯堿性的物質反應生成氨氣，氧化鈣能和水反應生成顯堿性的氫氧化鈣溶液，可以用氧化鈣和水反應生成的氫氧化鈣，結合銨根離子生成氨氣循環使用，進行解答；
（1）分析可知溶液中濾液中溶質的主要成分為氯化銨，向濾液中加入CaO的目的是和氨鹽反應生成氨氣循環使用；
（2）上述流程中，檢驗“過濾”后堿式碳酸鎂已洗滌干凈是檢驗最后一次洗滌液中是否含有氯離子，可以加入硝酸銀溶液觀察是否生成白色沉淀；
（3）n（Mg²⁺）=n（MgO）=$\frac{2.00g}{40g/mol}$=0.05 mol，n（CO₃^2-）=n（CO₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04 mol，
根據化合物中電荷守恒計算：n（OH^-）=0.05 mol×2-0.04 mol×2=0.02mol，
m （H₂O）=4.66g-2.00g-0.04 mol×44 g/mol=0.9 g，
n（H₂O）=$\frac{0.9g}{8mol}$=0.05 mol，
結晶水的物質的量：n（H₂O）═0.05 mol-$\frac{0.02mol}{2}$=0.04 mol，
據此計算x：y：z：w之比得到化學式．

解答 解：以水氯鎂石（主要成分為MgCl₂•6H₂O）為原料生產堿式碳酸鎂[Mg_x（CO₃）_y（OH）_z•wH₂O]，水溶解后得到氯化鎂溶液，向氯化鎂溶液中加入氨氣、碳酸氫銨，加熱，反應能生成堿式碳酸鎂和氯化銨，過濾后濾液的主要溶質是氯化銨，銨根離子能和顯堿性的物質反應生成氨氣，氧化鈣能和水反應生成顯堿性的氫氧化鈣溶液，可以用氧化鈣和水反應生成的氫氧化鈣，結合銨根離子生成氨氣循環使用，
（1）上述流程中，濾液中溶質的主要成分是NH₄Cl，向濾液中加入CaO的目的是與濾液中NH₄Cl 反應產生NH₃循環使用，
故答案為：NH₄Cl，與濾液中NH₄Cl 反應產生NH₃循環使用；
（2）檢驗最后一次洗滌液中是否含有氯離子，可以加入硝酸銀溶液觀察是否生成白色沉淀，實驗設計為：取最后一次洗滌液適量于試管中，滴加AgNO₃溶液，若無白色渾濁出現，則證明已洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌液適量于試管中，滴加AgNO₃溶液，若無白色渾濁出現，則證明已洗滌干凈；
（3）n（Mg²⁺）=n（MgO）=$\frac{2.00g}{40g/mol}$=0.05 mol，n（CO₃^2-）=n（CO₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04 mol，
根據化合物中元素化合價代數和為零 n（OH^-）=0.05 mol×2-0.04 mol×2=0.02mol，
m （H₂O）=4.66g-2.00g-0.04 mol×44 g/mol=0.9 g，
n（H₂O）=$\frac{0.9g}{8mol}$=0.05 mol，
結晶水的物質的量：n（H₂O）═0.05 mol-$\frac{0.02mol}{2}$=0.04 mol，
則得x：y：z：w=0.05：0.04：0.02：0.04=5：4：2：4 
堿式碳酸鎂的化學式為：Mg₅（CO₃）₄（OH）₂•4H₂O，
故答案為：n（Mg²⁺）=n（MgO）=$\frac{2.00g}{40g/mol}$=0.05 mol，n（CO₃^2-）=n（CO₂）=$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04 mol，
根據化合物中元素化合價代數和為零 n（OH^-）=0.05 mol×2-0.04 mol×2=0.02mol，
m （H₂O）=4.66g-2.00g-0.04 mol×44 g/mol=0.9 g，
n（H₂O）=$\frac{0.9g}{18g/mol}$=0.05 mol，
結晶水的物質的量：n（H₂O）═0.05 mol-$\frac{0.02mol}{2}$=0.04 mol，
則得x：y：z：w=0.05：0.04：0.02：0.04=5：4：2：4 
堿式碳酸鎂的化學式為：Mg₅（CO₃）₄（OH）₂•4H₂O．

點評 本題考查了鹽的性質中實驗方法和過程的探究，根據物質的化學性質，要認真分析，不僅要把握實驗設計的每一個步驟中的實驗目的，還要加強記憶除去常用離子的方法，從而突破難點．有關的計算要準確，題目難度中等．