Question

碳酸镁晶须是一种新型的吸波隐形材料中的增强材料。

(1)合成该物质的步骤如下：

步骤1：配制0.5 mol·L－1 MgSO4溶液和0.5 mol·L－1 NH4HCO3溶液。

步骤2：用量筒量取500 mL NH4HCO3溶液于1 000 mL四口烧瓶中，开启搅拌器，温度控制在50 ℃。

步骤3：将250 mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中，1 min内滴加完后，用氨水调节溶液pH到9.5。

步骤4：放置1 h后，过滤，洗涤。

步骤5：在40 ℃的真空干燥箱中干燥10 h，得碳酸镁晶须产品(MgCO3·nH2O　n＝1～5)。

回答下列问题：

①步骤3中加氨水后的离子方程式_____________________________________________。

②步骤4为加快过滤速度，常用_________________________________________________(填过滤方法)。

(2)测定合成的MgCO3·nH2O中的n值。

称量1.000 g碳酸镁晶须，放入右图所示的广口瓶中，加入适量水，滴入稀硫酸与晶须反应，生成的CO2被NaOH溶液吸收，在室温下反应4～5 h，反应后期将温度升到30 ℃，最后的烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定，测得CO2的总量；重复上述操作2次。

①图中气球的作用是______________________________________________________

__________________________；

②上述反应后期要升温到30 ℃，主要目的是__________________________________；

③设3次实验测得每1.000 g碳酸镁晶须产生的CO2平均值为a mol，则n值为________________________(用含a的表达式表示)。

(3)称取100 g上述晶须产品进行热重分析，热重曲线如下图。则该条件下合成的晶须中，n＝____________(选填：1、2、3、4、5)。

Answer 1

答案　(1)①Mg2＋＋NH3·H2O＋HCO===MgCO3↓＋NH＋H2O　②减压过滤(或抽滤)

(2)①暂时储存CO2，有利于CO2被NaOH溶液吸收，且能保持装置中压强相对稳定　②升高温度气体的溶解度减小，使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全

③(1－84a)/18a

(3)1

解析　(1)①加入氨水促进HCO的电离，适当增大CO的浓度。②加快过滤的方法只能是减压过滤。

(2)①开始产生的CO2速率大于NaOH溶液吸收CO2的速率，气球逐渐胀大，暂时储存CO2，避免产生的CO2使内部压强过大，造成气体泄漏；后期CO2被NaOH吸收时，气球逐渐变小；②使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全；

③找出关系：MgCO3·nH2O～CO2

            84＋18n        1

            1.000           a

得n＝(1.000－84a)/18a

(3)从图中看，剩余质量为82.3 g时，减少的质量为失去的结晶水的质量；剩余39.5 g时，减少的质量为分解出的CO2的质量，列式：100 g×18n/(84＋18n)＝100 g－82.3 g，得n＝1。