Question

碱式碳酸铝镁

[Mg_aAl_b(OH)_c(CO₃)_d·xH₂O]常用作塑料阻燃剂。

(1)碱式碳酸铝镁具有阻燃作用，是由于其受热分解需吸收大量热量和________________________________。

(2)Mg_aAl_b(OH)_c(CO₃)_d·xH₂O中a、b、c、d的代数关系式为________。

(3)为确定碱式碳酸铝镁的组成，进行如下实验：

①准确称取3.390 g 样品与足量稀盐酸充分反应，生成CO₂ 0.560 L(已换算成标准状况下)。

②另取一定量样品在空气中加热，样品的固体残留率(×100%)随温度的变化如图所示(样品在270 ℃时已完全失去结晶水，600 ℃以上残留固体为金属氧化物的混合物)。

根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的n(OH^－)∶n(CO)(写出计算过程)。

Answer 1

(1)生成的产物具有阻燃作用　(2)2a＋3b＝c＋2d

(3)n(CO₂)＝＝2.50×10^－2mol

m(CO₂)＝2.50×10^－2 mol×44 g·mol^－1＝1.10 g

在270～600 ℃之间，失去结晶水后的样品进一步受热分解放出CO₂和H₂O

m(CO₂)＋m(H₂O)＝3.390 g×(0.734 5－0.370 2)＝1.235 g

m(H₂O)＝1.235 g－1.10 g＝0.135 g

n(H₂O)＝＝7.50×10^－3 mol

n(OH^－)＝7.50×10^－3 mol×2＝1.50×10^－2 mol

n(OH^－)∶n(CO)＝1.50×10^－2 mol∶2.50×10^－2 mol＝3∶5

[解析] (1)碱式碳酸铝镁分解后生成Al₂O₃、MgO、CO₂，这些物质都可起到阻燃作用。(2)根据化合物中各元素的化合价代数和为0，故2a＋3b＋(－1)c＋(－2)d＝0，即2a＋3b＝c＋2d。(3)利用标准状况下CO₂的体积计算所含CO₂的物质的量，从而求出CO₂的质量；再结合图像，求出分解过程中生成H₂O的质量，从而求出H₂O的物质的量。解题时要特别注意：①固体残留率在73.45%以前，结晶水已经全部失去，此时减少的质量为分解生成的CO₂和H₂O，②固体分解可看成是镁铝的氢氧化物及其碳酸盐的分解，故分解生成1 mol H₂O需要2 mol OH^－，分解生成1 mol CO₂需要1 mol CO。