Question

【题目】镁铁水滑石(镁、铁的碱式碳酸盐)是具有层状结构的无机功能材料，可由Mg(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O及CO(NH2)2等按一定比例在温度高于90℃时反应制得。

(1)其他条件不变时，n[CO(NH2)2]/n(Fe3+)对镁铁水滑石产率和溶液pH的变化关系如图所示：

①<3，反应液中产生少量气体，测氨仪未检出NH3，说明逸出的气体主要是____________(填化学式)。

②n[CO(NH2)2]/n(Fe3+)>12，溶液的pH处于稳定状态，这是因为_________________

(2)镁铁水滑石表示为：[FexMgy(OH)z](CO3)w·pH2O(摩尔质量为660g·mol-1)，可通过下列实验和文献数据确定其化学式，步骤如下：

I．取镁铁水滑石3.300g加入足量稀硫酸充分反应，收集到气体112mL(标准状况)。

II．文献查得镁铁水滑石热分解TG-DSC图：303~473K，失去层间水(结晶水)失重为10.9%；473~773K时，CO32-和OH-分解为CO2和H2O；773K以上产物为MgO、Fe2O3。

Ⅲ．称取0.4000g热分解残渣(773K以上)置于碘量瓶中，加入稍过量盐酸使其完全溶解，加入适量水和稍过量的KI溶液，在暗处放置片刻，用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定到溶液呈淡黄色，加入3mL淀粉溶液，继续滴定到溶液蓝色消失。(2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6)，消耗Na2S2O3溶液20.00mL。通过计算确定镁铁水滑石的化学式______________(写出计算过程)。

Answer 1

【答案】CO2 （达到气液平衡，）溶液中OH－浓度处于（过）饱和状态 [Fe2Mg6(OH)16] CO3·4H2O

【解析】

(1)①根据元素守恒，以及目标产物中含有CO32－，可知如果没有氨气逸出，那逸出的气体主要是CO2；

②从图中可以看出，n[CO(NH2)2]/n(Fe3+)>12时，测氨仪检出的NH3的量也没有变化，从溶液中逸出的NH3的量和溶解在溶液中NH3的相同，达到了平衡状态，溶液中OH－达到饱和状态，答案为：（达到气液平衡，）溶液中OH－浓度处于（过）饱和状态；

(2)Ⅰ镁铁水滑石溶于足量的稀硫酸，其中的CO32－会与H＋反应生成CO2，产生112mL的气体，样品的物质的量，产生CO2的物质的量，则w=；

Ⅱ在303～473K，镁铁水滑石失去结晶水，失重为10.9%，则p==4；

Ⅲ由2Fe3++2I－=I2+2Fe2+，2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6，得关系式Fe3+～Na2S2O3，n(Fe3+)=n(Na2S2O3)=0.1000mol·L－1×20.00mL×10－3L·mL－1=2.000×10－3mol，n(Fe2O3)=1.000×10－3mol。热分解残渣中，含有Fe2O3、MgO，则n(MgO)==6.000×10－3mol；

则镁铁水滑石中镁和铁的比例为=6.000×10－3mol÷2.000×10－3mol=3；

由化合价代数和为0，x×3+y×2+z×(－1)+1×(－2)=0；

由摩尔质量为660g·mol－1，56g·mol－1×x+24g·mol－1×y+17g·mol－1×z+60g·mol－1×1+18g·mol－1×4=660g·mol－1；

可以解得，x=2y=6z=16，则镁铁水滑石化学式为[Fe2Mg6(OH)16]CO3·4H2O。