Question

19．將5.3g某堿式碳酸鹽固體（不含結晶水）M溶解于100g 9.8%的稀硫酸中，充分反應后得到224mL CO₂（標準狀況）和含有MgSO₄、Al₂（SO₄）₃的溶液．向所得溶液中逐滴加入NaOH溶液，產生沉淀的質量與加入的溶質NaOH的質量關系如圖所示．
（1）由圖可知，固體M與稀硫酸反應后所得溶液中除含有溶質MgSO₄和Al₂（SO₄）₃外，還含有的溶質是H₂SO₄（寫化學式）；
（2）加入的溶質NaOH從0.8g到xg所發生反應的離子方程式為3OH^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓、2OH^-+Mg²⁺=Mg（OH）₂↓；
（3）當加入溶質NaOH的質量到xg時，生成Al（OH）₃的質量為1.56g g，x=8.0；
（4）M的化學式為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃．

Answer 1

分析 M溶解于100g 9.8%的稀硫酸中，n（H₂SO₄）=$\frac{100g×9.8%}{98g/mol}$=0.1mol，充分反應后得到224mL CO₂（標準狀況），n（CO₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，含有MgSO₄、Al₂（SO₄）₃的溶液，向所得溶液中逐滴加入NaOH溶液，由圖可知，依次發生OH^-+H⁺=H₂O、3OH^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓、2OH^-+Mg²⁺=Mg（OH）₂↓、OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O，則氫氧化鎂的物質的量為$\frac{3.48g}{58g/mol}$=0.06mol，氫氧化鋁的物質的量為$\frac{5.04g-3.48g}{78g/mol}$=0.02mol，結合反應及原子守恒計算．

解答 解：M溶解于100g 9.8%的稀硫酸中，n（H₂SO₄）=$\frac{100g×9.8%}{98g/mol}$=0.1mol，充分反應后得到224mL CO₂（標準狀況），n（CO₂）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，含有MgSO₄、Al₂（SO₄）₃的溶液，向所得溶液中逐滴加入NaOH溶液，由圖可知，依次發生OH^-+H⁺=H₂O、3OH^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓、2OH^-+Mg²⁺=Mg（OH）₂↓、OH^-+Al（OH）₃=AlO₂^-+2H₂O，則氫氧化鎂的物質的量為$\frac{3.48g}{58g/mol}$=0.06mol，氫氧化鋁的物質的量為$\frac{5.04g-3.48g}{78g/mol}$=0.02mol，
（1）由圖可知，先發生OH^-+H⁺=H₂O，則硫酸剩余，可知固體M與稀硫酸反應后所得溶液中除含有溶質MgSO₄和Al₂（SO₄）₃外，還含有的溶質是H₂SO₄，
故答案為：H₂SO₄；
（2）加入的溶質NaOH從0.8g到xg所發生反應的離子方程式為3OH^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓、2OH^-+Mg²⁺=Mg（OH）₂↓，故答案為：3OH^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓、2OH^-+Mg²⁺=Mg（OH）₂↓；
（3）當加入溶質NaOH的質量到xg時，生成Al（OH）₃的質量為5.04g-3.48g=1.56g，由
3OH^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓
0.06mol    0.02mol
2OH^-+Mg²⁺=Mg（OH）₂↓
0.12mol    0.06mol
則生成沉淀消耗NaOH為0.18mol×40g/mol=7.2g，則x=7.2g+0.8g=8.0g，
故答案為：1.56g；8.0；
（4）由原子守恒可知，n（Mg）=0.06mol，n（Al）=0.02mol，n（CO₃^2-）=0.01mol，n（OH^-）=$\frac{5.3g-0.06mol×24g/mol-0.02mol×27g/mol-0.01mol×60g/mol}{17g/mol}$=0.16mol，n（Mg）：n（Al）：n（CO₃^2-）：n（OH^-）=6：2：1：16，
則堿式碳酸鹽的化學式為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃，故答案為：Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃．

點評 本題考查物質M組成的推斷，涉及離子反應方程式及圖象的分析，為高頻考點，把握發生的離子反應及圖象中對應的離子反應為解答的關鍵，側重分析、應用及計算能力的綜合考查，題目難度中等．