Question

15．和田玉因产于新疆和田而得名，以透闪石玉中的精品扬名于天下．透闪石玉又叫软
玉，其组成可用Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_m表示．回答下列问题：
（1）透闪石玉的组成中x、y、m之间的关系为2x+2y-m=12（用代数式表示），将Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_m改写成氧化物的形式为xCaO•yMgO•8SiO₂•$\frac{m}{2}$H₂O．
（2）取少量透闪石玉样品粉末灼烧至恒重，则样品减少的质量与灼烧后固体中Si元素的质量比为9m：224（用m表示）．
（3）为确定某透闪石玉的组成，进行如下实验：
①准确称取8.10g样品粉末，加入足量稀盐酸充分溶解后过滤，将沉淀灼烧得固体4.80g．
②另准确称取16.20g样品粉末在空气中灼烧，样品减少的质量随灼烧时间的变化如图所示．根据以上实验数据计算样品的化学式（写出计算过程）Ca₂Mg₅Si₈O₂₂（OH）₂．

Answer 1

分析 （1）根据化合物中化合价为代数和为0计算x、y、m之间的关系，根据元素元素守恒可写出氧化物的形式；
（2）取少量透闪石玉样品粉末灼烧至恒重，则样品减少的质量即为氧化物形式中的水的质量，根据氧化物质的化学式进行计算；
（3）将样品看成氧化物的形式，加入足量稀盐酸充分溶解后，过滤、洗涤后得固体为二氧化硅为4.80g，根据二氧化硅的物质的量及样品的质量可确定样品的相对分子质量，样品粉末在空气中灼烧，样品减少的质量即为水的质量，据此确定化合物中水的量，根据x、y、m之间的关系，及相对分子质量列方程组可确定样品的化学式．

解答 解：（1）根据化合物中化合价为代数和为0可知，2x+2y+8×4+m-m-22×2=0，所以2x+2y-m=12，根据元素元素守恒可知，Ca_xMg_ySi₈O₂₂（OH）_m表示成氧化物的形式为xCaO•yMgO•8SiO₂•$\frac{m}{2}$H₂O，
故答案为：2x+2y-m=12；xCaO•yMgO•8SiO₂•$\frac{m}{2}$H₂O；
（2）取少量透闪石玉样品粉末灼烧至恒重，则样品减少的质量即为氧化物形式中的水的质量，根据xCaO•yMgO•8SiO₂•$\frac{m}{2}$H₂O可知，减少的质量即水的质量与灼烧后固体中Si元素的质量比为（$\frac{m}{2}$×18）：（8×28）=9m：224，
故答案为：9m：224；
（3）将样品看成氧化物的形式，加入足量稀盐酸充分溶解后，过滤、洗涤后得固体为二氧化硅为4.80g即0.08mol，所以样品的相对分子质量为$\frac{8.10}{\frac{0.08}{8}}$=810，16.20g样品粉末即0.02mol，在空气中灼烧，根据图可知，生成水的质量为3.6g，即0.02mol，所以样品中水分子数为1即m=2，所以有$\left\{\begin{array}{l}{2x+2y-2=12}\\{40x+24y+28×8+16×22+17×2=810}\end{array}\right.$，解得x=2，y=5，所以样品的化学式为Ca₂Mg₅Si₈O₂₂（OH）₂，
故答案为：Ca₂Mg₅Si₈O₂₂（OH）₂．

点评 本题考查学生硅酸盐的有关知识以及根据题中所给的信息和元素守恒定律定律进行计算，推断物质的组成，难度中等．