Question

14．氯離子插層鎂鋁水滑石[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]是一種新型離子交換材料，其在高溫下完全分解為MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸氣．現用下圖裝置進行實驗確定其化學式（固定裝置略去）．

（1）Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O熱分解的化學方程式為2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑．
（2）若只通過測定裝置C、D的增重來確定x，則裝置的連接順序為a-e-d-b（按氣流方向，用接口字母表示），其中C的作用是吸收HCl氣體．裝置連接后，首先要進行的操作的名稱是檢查氣密性．
（3）加熱前先通N₂排盡裝置中的空氣，稱取C、D的初始質量后，加熱過程中持續通入N₂的作用是
將分解產生的氣體全部帶入裝置C、D中完全吸收，停止加熱后的冷卻過程中仍要持續通入N₂的作用是防止產生倒吸．
（4）完全分解后測得C增重3.65g、D增重9.90g，則x=3．若取消冷卻玻管B后進行實驗，測定的x值將偏低（填“偏高”或“偏低”）．
（5）上述水滑石在空氣中放置時易發生反應生成[Mg₂Al（OH）₆Cl_1-2y•（CO₃）_y•zH₂O]，該生成物能發生類似的熱分解反應．現以此物質為樣品，用（2）中連接的裝置和試劑進行實驗測定z，除測定D的增重外，至少還需測定AB或AC（填字母）．
A．裝置C的增重  B．樣品質量  C．樣品完全分解后殘余固體的質量．

Answer 1

分析 （1）高溫下完全分解為MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸氣，根據反應物和生成物書寫方程式；
（2）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；
（3）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；
（4）根據反應的方程式計算；
（5）由于化學式中出現兩個未知數，所以必須測量3個數據，列二元一次方程組進行求解，需測定D的增重、裝置C的增重及樣品質量．

解答 解：（1）根據題給信息：高溫下完全分解為MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸氣，可寫出其化學方程式：2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑，
故答案為：2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑；
（2）裝置C的作用是吸收反應生成的HCl氣體，裝置D的作用是吸收水蒸氣，應該首先通過D裝置吸收水蒸氣，后通過C裝置吸收HCl；將氣體通過洗氣瓶進行洗氣時，應該從長導管一側通入氣體，故其連接順序是a→e→d→b；連接好裝置后首先應該檢查裝置的氣密性，
故答案為：a→e→d→b；吸收HCl氣體；檢查裝置的氣密性；
（3）因為加熱后的裝置中含有殘留的HCl和水蒸氣，為了避免引起實驗誤差，保證反應產生的氣體全部被裝置C、D吸收，所以要通入N₂排出裝置內殘留的氣體，同時也是為了防止產生倒吸，
故答案為：將分解產生的氣體全部帶入裝置C、D中完全吸收；防止產生倒吸；
（4）2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑
                                                                              73              18×（5+2x）
                                                                            3.65g                  9.90g
解得x=3，
若沒有冷卻玻璃管，由于氣溫偏高，裝置D不能將水蒸氣完全吸收而導致結果偏低，
故答案為：3；偏低；
（5）由于化學式中出現兩個未知數，所以必須測量3個數據，列二元一次方程組進行求解，所以除測定D的增重外，還需要測量兩個數據，即裝置C的增重及樣品質量（或樣品質量及樣品分解后殘余物質量或裝置C的增重及樣品分解后殘余物質量），
故答案為：AB或AC．

點評 本題考查化學方程式的書寫，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，題目難度較大．