Question

4．某课外活动小组同学利用如图甲装置（固定装置略去）测定[Mg₂Al（OH）₄Cl•XH₂O]的化学式，[Mg₂Al（OH）₄Cl•XH₂O]高温下分解为MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸气．
（1）装置连接后首先进行的操作是对装置进行气密性检验．
（2）将一定质量的[Mg₂Al（OH）₄Cl•xH₂O]放在加热装置中充分加热，冷却后称量剩余固体的质量是131g，则其中MgO的质量是80g．
（3）若只通过测定装置C、D的增重来确定x，加热前先通过N₂排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后，再持续通入N₂．
①装置的连接顺序为a→e-d-b（用接口处的小写字母表示）．
②实验过程中装置C吸收HCl气体，没有用如图乙所示防倒吸装置的理由是实验过程中持续通入N₂，没有必要用如图所示防倒吸装置．
③完全分解后测得C增重3.65g、D增重9.90g，则x=3．
（4）下列实验方案也能测定x值的是方案1，并且对不选方案说明不合理的理由：由加热装置剩余固体的质量可计算装置C增重的质量，与x的大小没有关系，因此方案2是不合理的（若两个方案都选，此问就不作答）．
方案1：测定加热装置剩余固体的质量和装置D增重的质量
方案2：测定加热装置剩余固体的质量和装置C增重的质量．

Answer 1

分析 （1）[Mg₂Al（OH）₄Cl•XH₂O]高温下分解为MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸气；有气体生成，装置连接后，首先要进行的操作是检查装置气密性，防止漏气；
（2）根据2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑，可知高温下分解后产物中m（MgO）：m（Al₂O₃）=4×40：102；
（3）①应该首先通过D装置吸收水蒸气，后通过C装置吸收HCl；将气体通过洗气瓶进行洗气时，应该从长导管一侧通入气体；
②氯化氢极易溶于水，但为了避免引起实验误差，保证反应产生的气体全部被装置C、D吸收，持续通入N₂排出装置内残留的气体，同时也起到了防止产生倒吸作用；
③根据反应的方程式2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑计算；
（4）装置C的作用是吸收反应生成的HCl气体，装置D的作用是吸收水蒸气，根据2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑，可知高温下分解后剩余固体产物与装置C增重的质量可互算，与x的大小没有关系，所以方案2不合理，方案1装置D吸收水蒸气含x可行．

解答 解：（1）根据题给信息：[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]高温下完全分解为MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸气，其化学方程式为：2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑；因反应中有气体产生，且需测其物质的量，所以连接好装置后首先应该检查装置的气密性，防止装置漏气，影响测量结果；
故答案为：对装置进行气密性检验；
（2）[Mg₂Al（OH）₄Cl•XH₂O]高温分解：2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑，产物中m（MgO）：m（Al₂O₃）=4×40：102，冷却后称量剩余固体的质量是131g，则其中MgO的质量是131g×$\frac{4×40}{4×40+102}$×100%=80g，
故答案为：80；
（3）①装置C的作用是吸收反应生成的HCl气体，装置D的作用是吸收水蒸气，应该首先通过D装置吸收水蒸气，后通过C装置吸收HCl；将气体通过洗气瓶进行洗气时，应该从长导管一侧通入气体，让气体与溶液充分接触反应，故其连接顺序是a→e→d→b；
故答案为：e→d→b；
②虽氯化氢极易溶于水，但加热后的装置中含有残留的HCl和水蒸气，为了避免引起实验误差，保证反应产生的气体全部被装置C、D吸收，所以要通入N₂排出装置内残留的气体，同时也是为了防止产生倒吸，所以没有必要用如图所示防倒吸装置，
故答案为：实验过程中持续通入N₂，没有必要用如图所示防倒吸装置；
③2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑
                                          73      18×（5+2x）
                                        3.65g        9.90g          解得x=3，
故答案为：3；
（4）2[Mg₂Al（OH）₆Cl•xH₂O]$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4MgO+Al₂O₃+2HCl↑+（5+2x）H₂O↑，装置D的作用是吸收水蒸气含x，测定加热装置剩余固体的质量和装置D增重的质量，可计算x，加热装置剩余固体的质量和装置C增重的质量可以互算，只要知道一个量，就能计算另一个量，与x的大小没有关系，因此方案2是不合理的，
故答案为：方案1；由加热装置剩余固体的质量可计算装置C增重的质量，与x的大小没有关系，因此方案2是不合理的．

点评 本题考查物质的组成的测定，主要考查对实验装置和实验流程的理解和熟悉实验操作，同时通过计算，确定水分子数．综合性较强，题目难度中等．