Question

鎂鋁水滑石是一種重要的無機(jī)非金屬材料，其組成可表示為[M_（1-x）N_x（OH）₂]（CO₃） 

x

2

?yH₂O．某同學(xué)為測定鎂鋁水滑石的組成，進(jìn)行如下實驗：①稱取0.3010g鎂鋁水滑石試樣，溶于適量稀鹽酸，最后配制成100.00mL溶液A；②準(zhǔn)確量取10.00mL溶液A，控制條件只與Mg²⁺反應(yīng)，以鉻黑T作指示劑，用0.02500mol?L^-1的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的Mg²⁺（離子方程式為Mg²⁺+Y^4-═MgY^2-），由紅色變?yōu)樗{(lán)色終點時消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液12.00mL；③準(zhǔn)確量取10.00mL溶液A，加入20.00mL 0.02500mol?L^-1的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液控制條件只發(fā)生：Al³⁺+Y^4-═AlY^-，用二甲酚橙作指示劑，再用0.02000mol?L^-1（CH₃COO）₂Zn標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的Y^4-（離子方程式為Zn²⁺+Y^4-═ZnY^2-），滴定到終點溶液由黃色變?yōu)榧t色時，消耗20.00mL （CH₃COO）₂Zn溶液；④另取0.3010g鎂鋁水滑石，加入足量稀硫酸，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO₂氣體11.20mL．
（1）配制溶液A時，除用到分析天平、藥匙、燒杯、量筒、玻璃棒、100mL容量瓶，還用到的玻璃儀器有

 

；檢驗CO₂實驗室常用試劑是

 

．
（2）通式[M_（1-x）N_x（OH）₂]（CO₃） 

x

2

?yH₂O中，M表示

 

（填“Al³⁺”或“Mg²⁺”）．
（3）通過計算確定鎂鋁水滑石的化學(xué)式（寫出計算過程）．

Answer 1

考點：復(fù)雜化學(xué)式的確定

專題：計算題

分析：（1）根據(jù)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液的步驟選用儀器，判斷還缺少的儀器；實驗室中通常使用澄清石灰水檢驗二氧化碳；
（2）化學(xué)式中總電荷應(yīng)該相等，通過討論可以判斷M、N分別為鎂離子、氯離子；
（3）根據(jù)②、③、④分別計算出鎂離子、鋁離子、碳酸根離子的物質(zhì)的量，再根據(jù)電荷守恒計算出氫氧根離子的物質(zhì)的量，然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律計算出

1

10

×0.3010g鎂鋁水滑石含有水的物質(zhì)的量，最后根據(jù)它們的物質(zhì)的量之比計算出鎂鋁水滑石化學(xué)式．

解答： 解：（1）根據(jù)配制步驟可知，配制溶液時一定需要膠頭滴管定容，提供的儀器中還缺少膠頭滴管；
二氧化碳能夠使澄清石灰水變渾濁，所以實驗室中通常使用澄清石灰水檢驗二氧化碳，
故答案為：膠頭滴管；澄清石灰水；
（2）（2）[M_（1-x）N_x（OH）₂]（CO₃） 

x

2

?yH₂O為鎂鋁水滑石的化學(xué)式，則M、N表示Al³⁺或Mg²⁺，若M為Al³⁺，則N為Mg²⁺，化學(xué)式中離子的總電荷為0，正電荷為：3（1-x）+2x=3-x，負(fù)電荷為：1×2+

x

2

×2=2+x，正負(fù)電荷不一定相等；若N為Al³⁺，則M為Mg²⁺，則正電荷為：2（1-x）+3x=2+x，負(fù)電荷還是2+x，正負(fù)電荷相等，所以M應(yīng)該為Mg²⁺，
故答案為：Mg²⁺；
（3）（3）根據(jù)②可知：10mLA的溶液中含有的鎂離子的物質(zhì)的量為：n（Mg²⁺）=n（Y^4-）=0.025 00 mol?L^-1×12.00 mL×10^-3L?mL^-1=3.000×10^-4mol；
根據(jù)③可知：10mLA的溶液中含有鋁離子的物質(zhì)的量為：n（Al³⁺）=n（Y^4-）-n（CH₃COO）₂Zn）=0.025 00 mol?L^-1×20.00 mL×10^-3L?mL^-1-0.020 00 mol?L^-1×20.00 mL×10^-3L?mL^-1=1.000×10^-4mol；
根據(jù)④及碳原子守恒可知，0.3010g鎂鋁水滑石中含有碳酸根離子的物質(zhì)的量為：n（CO₃^2-）=n（CO₂）=

11.2×10-3L

22.4L/mol

=5.000×10^-4mol，10mLA的溶液中含有

1

10

×0.3010g鎂鋁水滑石，則

1

10

×0.3010g鎂鋁水滑石中含有碳酸根離子的物質(zhì)的量為：n（CO₃^2-）=

1

10

×5.000×10^-4mol=5.000×10^-5mol；
根據(jù)電荷守恒可得

1

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×0.3010g鎂鋁水滑石中含有的氫氧根離子的物質(zhì)的量為：n（OH^-）=2n（Mg²⁺）+3n（Al³⁺）-2n（CO₃^2-）=2×3.000×10^-4mol+3×1.000×10^-4mol-2×5.000×10^-5mol=8.000×10^-4mol；
m（Mg²⁺）=24g/mol×3.000×10^-4mol=7.200×10^-3g，
m（Al³⁺）=27g/mol×1.000×10^-4mol=2.700×10^-3g，
m（CO₃^2-）=60g/mol×5.000×10^-5mol=3.000×10^-3g，
n（OH^-）=17g/mol×8.000×10^-4mol=1.360×10^-2g，

1

10

×0.3010g鎂鋁水滑石中含有水的物質(zhì)的量為：n（H₂O）=

0.3010× 10mL 100mL -(7.2000+2.7000+13.6000+3.0000)×10-3g

18g/mol

=2.000×10^-4mol，
n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）：n（OH^-）：n（CO₃^2-）：n（H₂O）=3.000×10^-4mol：1.000×10^-4mol：8.000×10^-4mol：5.000×10^-5mol：2.000×10^-4mol=6：2：16：1：4，
所以鎂鋁水滑石的化學(xué)式為：Mg₆Al₂（OH）₁₆CO₃?4H₂O，
答：鎂鋁水滑石的化學(xué)式為：Mg₆Al₂（OH）₁₆CO₃?4H₂O．

點評：本題考查了配制一定濃度的溶液中儀器的選用方法、二氧化碳?xì)怏w的檢驗、復(fù)雜化學(xué)式的計算等知識，題目難度稍大，試題涉及的計算量較大，解題過程中需要有較強(qiáng)的耐心，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解及化學(xué)計算能力．