Question

【題目】鎂是一種銀白色的堿土金屬，鎂元素在地殼中的含量約為2．00%，位居第八位，鎂及其化合物在研究和生產中具有廣泛用途。請回答下列問題：

(1)氮化鎂(Mg3N2)是由氮和鎂所組成的無機化合物。在室溫下純凈的氮化鎂為黃綠色的粉末，能與水反應，常用作觸媒，實驗室欲用如圖1所示裝置和藥品制備少量氮化鎂。

①A中盛裝的是濃氨水，B中可盛裝___，二者混合可制取氨氣。

②按照氣流的方向從左至右連接裝置：a接___、___接___、___接___。

③已知氨氣有還原性，能還原氧化銅，生成物之一是空氣的主要成分，該反應的化學方程式為____________________。

④如果沒有裝有無水氯化鈣的裝置，可能發生反應的化學方程式為____________________。

(2)碳酸鎂可用作耐火材料、鍋爐和管道的保溫材料，以及食品、藥品、化妝品、橡膠、墨水等的添加劑。合成碳酸鎂晶須的步驟如下：

步驟1：配制0．5 mol·L－1 MgSO4溶液和0．5 mol·L－1 NH4HCO3溶液。

步驟2：用量筒量取500 mL NH4HCO3溶液于1 000 mL四口燒瓶中，開啟攪拌器，溫度控制在50 ℃。

步驟3：將250 mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中，1 min內滴加完畢，然后用氨水調節溶液pH到9．5。

步驟4：放置1 h后，過濾，洗滌。

步驟5：在40 ℃的真空干燥箱中干燥10 h，得到碳酸鎂晶須產品(MgCO3·nH2O，n＝1~5)。

①配制0．5 mol·L－1 MgSO4溶液500 mL，需要的儀器有托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管、_____。

②步驟3中加氨水后反應的離子方程式為______________。

測定合成的MgCO3·nH2O中的n值。

稱量1．000 g碳酸鎂晶須，放入圖2所示的廣口瓶中，加入適量水，滴入稀硫酸與晶須反應，生成的CO2被NaOH溶液吸收，在室溫下反應4~5 h，后期將溫度升到30 ℃，最后燒杯中的溶液用已知濃度的鹽酸滴定，測得生成CO2的總量；重復上述操作2次。

③圖中氣球的作用是__________________。

④上述反應后期要升溫到30 ℃，主要目的是________________。

⑤若實驗測得1．000 g碳酸鎂晶須產生CO2的平均物質的量為a mol，則n為___(用含a的表達式表示)。

⑥稱取100 g上述晶須產品進行熱重分析，得到的熱重曲線如圖所示，則合成的晶須中n＝______。

Answer 1

【答案】生石灰或氫氧化鈉 d e c b f 2NH3+3CuO N2+3H2O+3Cu Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑ 500 mL容量瓶 Mg2++HCO3-HCO3-+NH3·H2O+(n-1)H2OMgCO3·nH2O↓+NH4+ 暫時儲存CO2，有利于CO2被NaOH溶液吸收，且能保持裝置中壓強相對穩定 升高溫度氣體的溶解度減小，使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全 1

【解析】

（1）①濃氨水和生石灰或氫氧化鈉固體混合放熱，使一水合氨分解生成氨氣，故答案為：

②根據實驗目的及題給裝置可知，按照氣流的方向從左向右連接裝置的順序為:a接d，e接c，b接f，故答案為：

③氨氣有還原性，能還原氧化銅，生成物之一是空氣的主要成分氮氣，則氨氣與氧化銅反應的化學方程式為:2NH3+3CuON2+3H2O+3Cu，故答案為：d；e；c；b；f；

④氮化鎂能和水發生反應生成氫氧化鎂和氨氣，化學方程式為：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2

+2NH3↑，故答案為：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑；

（2）①配制0.5 mol·L-1 MgSO4溶液500 mL，除提供的儀器外，還需要的儀器為500 mL容量瓶，故答案為：500 mL容量瓶；

②步驟3中加氨水后反應生成碳酸鎂結晶水合物，反應的離子方程式為Mg2++HCO3—+NH3·H2O+(n-1)H2O=MgCO3·nH2O↓+NH4+，故答案為：Mg2++HCO3—+NH3·H2O+(n-1)H2O=

MgCO3·nH2O↓+NH4+；

③題圖2裝置中氣球可以暫時儲存CO2，有利于CO2被NaOH溶液吸收，且能保持裝置中壓強相對穩定，故答案為：暫時儲存CO2，有利于CO2被NaOH溶液吸收，且能保持裝置中壓強相對穩定；

④題述反應后期將溫度升到30 ℃，是為了使生成的二氧化碳全部逸出，便于其被氫氧化鈉溶液完全吸收，從而減小測定產生的誤差，故答案為：升高溫度氣體的溶解度減小，使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全；

⑤若實驗測得1.000 g碳酸鎂晶須產生的CO2的平均物質的量為a mol，依據碳元素守恒可知，晶須中碳酸鎂的物質的量為a mol，根據MgCO3·nH2O中碳酸鎂和結晶水的物質的量之比為1∶n，得到1∶n=a∶ ，得到n= ，故答案為：；

⑥由題圖3知400 ℃時剩余質量為82.3 g，這是該晶須失去結晶水后的質量，則有100× =100-82.3，解得n=1，故答案：1。