Question

17．達喜[Al_aMg_b（OH）_c（CO₃）_d•xH₂O]常用于中和胃酸．
（1）1mol達喜與足量的鹽酸完全反應后生成水的物質的量為x+c+d（用含x等字母的代數式表示）．
（2）達喜化學式中a、b、c、d的關系為a+b＜c+d（填“＞”、“=”或“＜”）．
（3）已知在常溫下溶液中Al³⁺、Mg²⁺、Al${{O}_{2}}^{-}$的濃度與溶液pH的關系如圖所示．為測定達喜的組成，進行了下列實驗：
①取達喜6.02g研碎，緩慢加入2.00mol•L^-1鹽酸使其溶解，當加入鹽酸85.00mL時開始產生CO₂，加入鹽酸至90.00mL時正好反應完全．
②在①所得溶液中加入適量的氨水（填“氨水”、“氫氧化鋁”或“氯化鎂”）以調節溶液的pH至5.0～7.0，使有關離子完全沉淀．
③將②產生的全部沉淀過濾、洗滌，灼燒至恒重，稱量為1.02g．請通過計算確定達喜的化學式（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）1mol達喜中含cmolOH^-、dmolCO₃^2-，xmolH₂O，與鹽酸反應均生成水；
（2）化合物中遵循電荷守恒，則3a+2b=c+2d；
（3）實驗①加入90mL鹽酸，恰好溶液，產生溶液中溶質為氯化鋁、氯化鎂，實驗②加氨水使Al³⁺轉化為沉淀，此時Mg²⁺沒有轉化為沉淀，溶液中溶質為NaCl、MgCl₂，由實驗③可知，1.02g為氧化鋁的質量，以此計算．

解答 解：（1）1mol達喜中含cmolOH^-、dmolCO₃^2-，xmolH₂O，與鹽酸反應均生成水，由原子守恒可知，生成水的物質的量為（x+c+d）mol，故答案為：x+c+d；
（2）化合物中遵循電荷守恒，則3a+2b=c+2d，陽離子帶的電荷大于陰離子帶的電荷，則陽離子的數目小，即a+b＜c+d，故答案為：＜；
（3）②由圖可知，調節溶液的pH至5.0～7.0，鎂離子沒有轉化為沉淀，只有鋁離子轉化為沉淀，則①所得溶液中加入適量的氨水調節pH，故答案為：氨水；
③鹽酸的總物質的量為2.00mol•L-1×0.09L=0.18mol，
產生CO₂消耗鹽酸的物質的量為（0.09-0.085）L×2.00 mol•L^-1×2=0.02mol，
CO₃^2-的物質的量為0.02mol÷2=0.01 mol，
由①可知加入鹽酸后先中和掉OH^-，然后將CO₃²轉變成HCO₃^-，后加入的鹽酸再與HCO₃^-反應生成CO₂，故n（Cl^-）=n（OH^-）+2n（CO₃^2-），故n（OH^-）=0.18mol-0.01mol×2=0.16mol，
n（Al³⁺）=2n（Al₂O₃）=2×$\frac{1.02g}{102g/mol}$=0.02mol，
由電荷守恒2n（Mg²⁺）+3n（Al³⁺）=n（OH^-）+2n（CO₃^2-），故2n（Mg²⁺）=0.16mol+0.01mol×2-0.02mol×3=0.12mol，故n（Mg²⁺）=0.06mol，
m（H₂O）=6.02g-0.6g-2.72g-1.44g-0.54g=0.72g，故n（H₂O）=$\frac{0.72g}{18g/mol}$=0.04 mol，
則n（Al³⁺）：n（Mg²⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）：n（H₂O）=0.02：0.06：0.16：0.01：0.04=2：6：16：1：4，達喜的組成為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O，
答：達喜的組成為Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O．

點評 本題考查化學反應的有關計算，為高頻考點，注意利用守恒進行計算是解答的關鍵，注意理解守恒思想，側重分析與計算能力的考查，題目難度中等．