Question

17．X是一種堿式碳酸鎂鋁，現取一定質量的樣品，逐漸加入某濃度鹽酸充分反應，加至87.5mL時，產生氣體的體積為112.0mL（標況），繼續加鹽酸至90mL時反應完全，又產生氣體112.0mL（標況）．在最后所得溶液中滴加過量的NaOH溶液，得到的白色沉淀洗滌干燥稱重為3.48g．（已知A1（0H）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O）
（1）求所用鹽酸的物質的量的濃度；
（2）求X中Mg與A1的物質的量之比；
（3）求X的化學式．

Answer 1

分析 堿式碳酸鎂鋁與鹽酸反應，首先是氫氧根離子反應，然后是碳酸根離子反應生成碳酸氫根離子，碳酸氫根離子與氫離子反應生成二氧化碳，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，而從鹽酸體積87.5mL到90mL時，90-87.5=2.5ml的鹽酸與碳酸氫根離子反應生成二氧化碳，在最后所得溶液中滴加過量的NaOH溶液，得到的白色沉淀洗滌干燥稱重為3.48g，也就是氫氧化鎂的質量，所以物質的量為：$\frac{3.48g}{58g/mol}$=0.06mol，由此分析解答．

解答 解：堿式碳酸鎂鋁與鹽酸反應，首先是氫氧根離子反應，然后是碳酸根離子反應生成碳酸氫根離子，碳酸氫根離子與氫離子反應生成二氧化碳，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，而從鹽酸體積87.5mL到90mL時，90-87.5=2.5ml的鹽酸與碳酸氫根離子反應生成二氧化碳，在最后所得溶液中滴加過量的NaOH溶液，得到的白色沉淀洗滌干燥稱重為3.48g，也就是氫氧化鎂的質量，所以物質的量為：$\frac{3.48g}{58g/mol}$=0.06mol，
（1）由反應HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，二氧化碳的物質的量與鹽酸的物質的量相等，鹽酸的物質的量的濃度：$\frac{\frac{112×1{0}^{-3}}{22.4}mol}{2.5×1{0}^{-3}L}$=2mol/l，答：鹽酸的物質的量的濃度是2mol/l；
（2）恰好完全反應生成溶質為氯化鋁和氯化鎂，而氯化鎂的物質的量為0.06mol，所以氯化鋁的物質的量為：$\frac{90×1{0}^{-3}×2mol-0.06×2}{3}$=0.02mol，所以X中Mg與A1的物質的量之比0.06：0.02=3：1，答：X中Mg與A1的物質的量之比為3：1；
（3）根據電荷守恒，得n（OH^-）=2n（Mg²⁺）+3n（Al³⁺）-2n（CO₃^2-）=2×0.06+3×0.02-2×0.01=0.2，所以n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）=0.06：0.02：0.2：0.01=6：2：20：1，所以化學式為：Mg₆Al₂（OH）₂₀CO₃，答：X的化學式為Mg₆Al₂（OH）₂₀CO₃．

點評 本題考查相關化學方程式的計算，學生要清楚碳酸根離子與氫氧根離子共存時鹽酸首先與氫氧根離子反，然后與碳酸根離子反應生成碳酸氫根，還注意電荷守恒的應用，有一定的難度．