Question

3．堿式碳酸鹽A可用作胃藥，其組成可表示為Al₂Mg₆（OH）_x（CO₃）_y•zH₂O．某校化學興趣小組欲測定其化學式，實驗設計如下：
實驗Ⅰ：稱取一定質量的A，加熱分解至恒
實驗Ⅱ：稱取一定質量的A，與足量的酸反應，測量生成CO₂氣體的質量．
實驗裝置和部分藥品如圖所示：（酸溶液限選6mol/L^-1 HCl或6mol/L^-1 H₂SO₄，其它試劑任選．）
回答下列問題：
（1）玻璃儀器甲的名稱為分液漏斗
（2）可以采用上述裝置完成實驗Ⅱ，選用的酸溶液是6mol/L的硫酸，裝置中NaOH溶液的作用是除去空氣中的CO₂
（3）堿式碳酸鹽A的分子式中，x與y的關系式是x+2y=18（用等式表示）．
（4）通過實驗Ⅰ的相關數據，經計算可得A的摩爾質量為602.0g•mol^-1．實驗Ⅱ中稱得樣品A的質量為9.030g，與足量酸完全反應后，CO₂吸收裝置增重0.660g，則A的化學式為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O．

Answer 1

分析 要準確測量反應中生成的CO₂，則需要除去裝置中殘留的空氣，因此反應前需要利用空氣排盡裝置的中的空氣；由于空氣中含有CO₂因此空氣要首先通過氫氧化鈉溶液除去空氣中的CO₂；又因為反應中生成的CO₂含有水蒸氣，所以還需要先通過濃硫酸除去水蒸氣，最后再通過堿石灰吸收CO₂．同時為了防止后面空氣中的CO₂也被吸收，還需要再連接有個盛有堿石灰的干燥管或U形管，據此分析，
（1）根據儀器的結構特點可知，儀器甲的名稱為分液漏斗；
（2）根據鹽酸具有易揮發產生雜質氣體來選擇；氫氧化鈉溶液吸收通入空氣中的二氧化碳避免干擾反應生成二氧化碳的測定；
（3）根據化學式Al₂Mg₆（OH）x（CO₃）y•zH₂O并依據化合價代數和為0列式判斷；
（4）CO₂吸收裝置增重0.660g，則CO₂的物質的量=$\frac{0.660g}{44g/mol}$=0.015mol，9.030g樣品的物質的量=$\frac{9.030g}{602g/mol}$=0.015mol，所以根據原子守恒可知y=1，則x=18-2y=16，最后再根據相對分子質量計算z的數值．

解答 解：（1）根據儀器的結構特點可知，儀器甲的名稱為分液漏斗，故答案為：分液漏斗；
（2）由于鹽酸易揮發，濃硫酸不能吸收氯化氫，進入裝置堿石灰中被吸收增大二氧化碳的測定量產生誤差，所以應該選擇6mol/L的硫酸，要準確測量反應中生成的CO₂，則需要除去裝置中殘留的空氣，因此反應前需要利用空氣排盡裝置的中的空氣，由于空氣中含有CO₂因此空氣要首先通過氫氧化鈉溶液除去空氣中的CO₂，
故答案為：6mol/L的硫酸；除去空氣中的CO₂；
（3）根據化學式Al₂Mg₆（OH）x（CO₃）y•zH₂O并依據化合價代數和為0可知，x+2y=3×2+2×6=18，故答案為：x+2y=18；
（4）CO₂吸收裝置增重0.660g，則CO₂的物質的量=$\frac{0.660g}{44g/mol}$=0.015mol
9.030g樣品的物質的量=$\frac{9.030g}{602g/mol}$=0.015mol
所以根據原子守恒可知y=1
則x=18-2y=16
所以z=$\frac{602-27×2-34×6-17×16-60}{18}$=4，
因此該物質的化學式為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O，
故答案為：Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O．

點評 本題考查了探究確定堿式碳酸鹽的化學式的方法，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強，側重對學生能力的培養和訓練，有利于培養學生規范嚴謹的實驗設計、操作能力，題目難度中等．