Question

19．某探究性實驗小組的同學將打磨過的鎂條投入到滴有酚酞的飽和NaHCO₃溶液中，發現反應迅速，產生大量氣泡和白色不溶物，溶液的淺紅色加深．該小組同學對白色不溶物的成分進行了探究和確定．
Ⅰ、提出假設：
（1）甲同學：可能只是MgCO₃；
乙同學：可能只是Mg（OH）₂；
丙同學：可能是xMgCO₃•yMg（OH）₂
（2）在探究沉淀成分前，須將沉淀從溶液中過濾、洗滌、低溫干燥，洗滌沉淀的操作方法是向過濾器中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復操作2～3次．
Ⅱ、定性實驗探究：
（3）取沉淀物少許于試管中，加入稀鹽酸時固體溶解，產生大量氣泡，則乙同學同學假設錯誤（選填“甲”、“乙”或“丙”）．
Ⅲ、定量實驗探究：取一定量已干燥過的沉淀樣品，利用下列裝置測定其組成（部分固定夾持類裝置未畫出），經實驗前后對比各裝置的質量變化來分析沉淀的組成，得出丙同學的假設是正確的．請回答下列問題：

（4）實驗中合理的連接順序為：e→f→a→b→d→c→g→h（各裝置只使用一次）．
（5）實驗一段時間后，當B裝置中無氣泡冒出（填實驗現象），停止加熱，說明固體已分解完全；打開f處的活塞，緩緩通入空氣數分鐘的目的是排出裝置中的CO₂和水蒸氣，裝置C中堿石灰的作用是吸收通入空氣中的CO₂和水蒸氣．
（6）指導老師認為在上述實驗裝置中末端還需再連接一個D裝置，若無此裝置，會使測出的x：y的值偏大（選填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
（7）若改進實驗后，最終裝置B質量增加m克，裝置D質量增加了n克，則x：y=$\frac{9n}{22m}$．（用含m、n的代數式表示）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）打磨過的鎂條投入到滴有酚酞的飽和NaHCO₃溶液中，發現反應迅速，產生大量氣泡和白色不溶物，溶液的淺紅色加深，根據質量守恒定律可以判斷物質的組成情況；
（2）洗滌沉淀應在過濾器中洗滌；
Ⅱ．（3）取沉淀物少許于試管中，加入稀鹽酸時固體溶解，產生大量氣泡，證明含碳酸鎂沉淀；
Ⅲ．（4）取一定量已干燥過的沉淀樣品，利用下列裝置測定其組成（部分固定夾持類裝置未畫出），經實驗前后對比各裝置的質量變化來分析沉淀的組成，得出丙同學的假設是正確的，可能是xMgCO₃•yMg（OH）₂，空氣通過堿石灰除去水蒸氣和二氧化碳后通過a加熱沉淀樣品，通入裝置B中的濃硫酸吸收水蒸氣，通過裝置D中的堿石灰吸收生成的二氧化碳，依據質量變化計算分析；
（5）說明固體已分解完全的現象是裝置B中無氣泡冒出，打開f處的活塞，緩緩通入空氣數分鐘的目的是排出裝置內的空氣，避免影響生成的水蒸氣和二氧化碳的質量來判斷分析沉淀的組成，裝置C中堿石灰的作用是吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣；
（6）上述實驗裝置中末端還需再連接一個D裝置，若無此裝置，看氣質的二氧化碳、水蒸氣會進入裝置D測定二氧化碳的質量偏大；
（7）若改進實驗后，最終裝置B質量增加m克為水，裝置D質量增加了n克為生成的二氧化碳，結合元素守恒計算；

解答 解：Ⅰ．（1）白色固體可能是MgCO₃，白色固體可能是Mg（OH）₂，白色固體可能是MgCO₃和Mg（OH）₂．故答案為：Mg（OH）₂；
（2）洗滌沉淀的操作方法是：向過濾器中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復操作2～3次，
故答案為：向過濾器中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復操作2～3次；
Ⅱ．（3）取沉淀物少許于試管中，加入稀鹽酸時固體溶解，產生大量氣泡，則證明含MgCO₃，不能只是氫氧化鎂沉淀，
故答案為：乙同學；
Ⅲ．（4）取一定量已干燥過的沉淀樣品，利用下列裝置測定其組成（部分固定夾持類裝置未畫出），經實驗前后對比各裝置的質量變化來分析沉淀的組成，得出丙同學的假設是正確的，可能是xMgCO₃•yMg（OH）₂，空氣通過堿石灰除去水蒸氣和二氧化碳后通過a加熱沉淀樣品，通入裝置B中的濃硫酸吸收水蒸氣，通過裝置D中的堿石灰吸收生成的二氧化碳，實驗中合理的連接順序為：efabdcgh或efbadcgh，
故答案為：fabdc或fbadc；
（5）實驗一段時間后，當B裝置中無氣泡冒出，停止加熱，說明固體已分解完全；打開f處的活塞，緩緩通入空氣數分鐘的目的是排出裝置中的CO₂和水蒸氣，裝置C中堿石灰的作用是吸收通入空氣中的CO₂和水蒸氣，
故答案為：無氣泡冒出；排出裝置中的CO₂和水蒸氣；吸收通入空氣中的CO₂和水蒸氣；
（6）在上述實驗裝置中末端還需再連接一個D裝置，若無此裝置，測定二氧化碳的質量會偏大，使得碳酸鎂質量增大，會使測出的x：y的值偏大，
故答案為：偏大；
（7）若改進實驗后，最終裝置B質量增加m克為水，氫元素守恒得到y=n（Mg（OH）₂）=n（H₂O）=$\frac{mg}{18g/mol}$，裝置D質量增加了n克為生成的二氧化碳，x=n（MgCO₃）=$\frac{ng}{44g/mol}$，
則x：y=$\frac{mg}{18g/mol}$：$\frac{ng}{44g/mol}$=$\frac{9n}{22m}$，
故答案為：$\frac{9n}{22m}$．

點評 本題考查了物質組成和含量的測定，物質成分和實驗操作的理解應用、主要是實驗過程的設計，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．