Question

13．某研究性小组将一定浓度的NaCO₃溶液滴入MgSO₄溶液中得到白色沉淀，对于白色沉淀的成分进行研究：
I．提出假设：[查阅资料知：MgCO₃和Mg（OH）₂均不带结晶水]
假设一：两者反应只生成MgCO₃一种沉淀；
假设二：这两者相互促进水解，只生成Mg（OH）₂一种沉淀；
假设三：生成MgCO₃和Mg（OH）₂两种沉淀．
II．理论探究：
按照假设二，Na₂CO₃溶液和MgSO₄溶液反应的离子反应方程式为CO₃^2-+Mg²⁺+H₂O═Mg（OH）₂↓+CO₂↑．
III．实验探究
步骤一：将一定浓度的Na₂CO₃溶液滴入MgSO₄溶液中并充分搅拌，有白色沉淀生成．
步骤二：将上述产生的白色沉淀从溶液中分离并净化，然后放入试管中加热，定性探究生成物的成分（如图I）
（1）图I中装置B的名称为干燥管，C装置中试剂是澄清石灰水．
（2）若假设二成立，则实验现象是B中无水硫酸铜变蓝色，C中澄清石灰水不变浑浊．
步骤三：某同学通过图II装置进行定量分析测定假设三的成分
（3）广口瓶中水面上覆盖了一层植物油，这层植物油的作用是防止生成的二氧化碳溶于水减小误差．
（4）若按上述操作，实验中测得样品的质量为wg，气体的体积为aL（标况下），则样品中MgCO₃的质量分数为$\frac{\frac{a}{22.4}mol×84g/mol}{w}$×100%（不必化简）．

Answer 1

分析 Ⅰ、依据假设一，假设二推断，一定浓度的NaCO₃溶液滴入MgSO₄溶液混合发生复分解反应生成碳酸镁沉淀，或发生双水解反应生成氢氧化镁沉淀，或二者都有；
Ⅱ、这两者相互促进水解反应，生成Mg（OH）₂一种沉淀，则硫酸镁和碳酸镁相互促进水解生成氢氧化镁沉淀、硫酸钠和二氧化碳；
Ⅲ、（1）图1中装置B为干燥管，装置C中是用来验证二氧化碳气体的试剂澄清石灰水；
（2）若假设二成立，氢氧化镁试管中加热反应生成氧化镁和水，图Ⅰ中装置B盛有无水硫酸铜，检验水的存在，装置C是证明分解产物中是否生成二氧化碳气体，依据BC中现象判断沉淀成分；
（3）图II装置进行定量分析，利用排水法测定生成气体的体积，二氧化碳溶于水，为减少测定误差，广口瓶中水面上覆盖了一层植物油；
（4）假设Ⅲ沉淀为氢氧化镁和碳酸镁的混合物，加入酸反应生成气体为二氧化碳，排水法测定二氧化碳体积为aL，结合原子守恒计算碳酸镁质量得到质量分数．

解答 解：Ⅰ、依据假设一：两者反应只生成MgCO₃一种沉淀，假设二：这两者相互促进水解，只生成Mg（OH）₂一种沉淀，一定浓度的NaCO₃溶液滴入MgSO₄溶液混合发生复分解反应生成碳酸镁沉淀，或发生双水解反应生成氢氧化镁沉淀，或二者都有，所以假设三为：生成MgCO₃和Mg（OH）₂两种沉淀，
故答案为：生成MgCO₃和Mg（OH）₂两种沉淀；
Ⅱ、这两者相互促进水解反应，生成Mg（OH）₂一种沉淀，则硫酸镁和碳酸镁相互促进水解生成氢氧化镁沉淀、硫酸钠和二氧化碳，反应的离子方程式为：CO₃^2-+Mg²⁺+H₂O═Mg（OH）₂↓+CO₂↑，
故答案为：CO₃^2-+Mg²⁺+H₂O═Mg（OH）₂↓+CO₂↑；
Ⅲ、（1）图1中装置B为干燥管，装置C中是用来验证二氧化碳气体的试剂澄清石灰水，依据是否变浑浊判断是否含有碳酸镁沉淀，
故答案为：干燥管；澄清石灰水；
（2）若假设二成立，沉淀巍峨氢氧化镁，氢氧化镁试管中加热反应生成氧化镁和水，图Ⅰ中装置B盛有无水硫酸铜，检验水的存在无水硫酸铜变蓝色证明有水生成，装置C是中澄清石灰水不变浑浊证明无二氧化碳生成，说明沉淀中无碳酸镁，所以B中无水硫酸铜变蓝色，C中澄清石灰水不变浑浊证明假设二正确，
故答案为：B中无水硫酸铜变蓝色，C中澄清石灰水不变浑浊；
（3）图II装置进行定量分析，利用排水法测定生成气体的体积，二氧化碳溶于水，为减少测定误差，广口瓶中水面上覆盖了一层植物油，这层植物油的作用是防止生成的二氧化碳溶于水减小误差，
故答案为：防止生成的二氧化碳溶于水减小误差；
（4）假设Ⅲ沉淀为氢氧化镁和碳酸镁的混合物，加入酸反应生成气体为二氧化碳，排水法测定二氧化碳体积为aL，物质的量n（CO₂）=$\frac{aL}{22.4L/mol}$，结合原子守恒计算碳酸镁质量得到质量分数=$\frac{\frac{a}{22.4}mol×84g/mol}{w}$×100%，故答案为：$\frac{\frac{a}{22.4}mol×84g/mol}{w}$×100%．

点评 本题考查了物质性质的分析判断，盐类水解产物的理解应用，实验过程分析和实验步骤的判断，主要是试剂作用的分析，掌握基础是关键，题目难度中等．