(12分)碱式碳酸镁[一般以xMgCO3•yMg(OH)2•zH2O表示]密度小,几乎不溶于水,但在水中引起轻微的碱性反应。不溶于乙醇,常温下不会分解,是橡胶制品的优良填料。工艺流程如下图:
(1)回答下列问题:
①生石灰是以石灰石与焦炭混合煅烧生成,焦炭的作用是: 。
②氢氧化镁浆液与CO2反应的化学方程式为:
。
③碱式碳酸镁用乙醇洗涤的目的是: 。
(2)已知:碱式碳酸镁分解反应方程式为:
xMgCO3•yMg(OH)2•zH2O (x+y)MgO+xCO2↑+(y+z)H2O
某同学将46.6g碱式碳酸镁样品置于硬质玻璃管中充分灼烧至恒重,残留固体质量为20.0g,将产生的气体先通过足量的浓硫酸,再通过足量的碱石灰,碱石灰质量增重17.6g。根据实验测定的数据,确定碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2•zH2O]的化学式(要求写出计算过程)。
(1)①作燃料、提供能量 (2分)
② Mg(OH)2+2CO2 = Mg(HCO3)2 (2分)
③除去表面杂质、减少固体的损耗 (2分)
(2)由题意得:
n(Mg2+)=20.0g/40g·mol-1=0.5mol (1分)
n(CO2)=17.6g/44g·mol-1= 0.4mol (1分)
据元素守恒得:
m(MgCO3)=0.4mol×84g·mol-1=33.6g(1分)
m[Mg(OH)2]=(0.5mol-0.4mol)=5.8g(1分)
n(H2O)=44.6g-33.6g-5.8g/18g·mol-1=0.4mol(1分)
x:y:z=4:1:4
则碱式碳酸镁的化学式为:4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O(1分)(其它过程合理也给分)
题目分析:(1)①CaCO3高温分解生成CaO和CO2,所以焦炭的作用是:作燃料、提供能量。
②根据流程图,CO2与Mg(OH)2反应后的产物经压滤得到Mg(HCO3)2,所以CO2与Mg(OH)2反应的化学方程式为:Mg(OH)2+2CO2 = Mg(HCO3)2
③因为碱式碳酸镁在水中引起轻微的碱性反应,不溶于乙醇,所以用乙醇洗涤可以除去表面杂质、减少固体的损耗。
(2)残留固体为CaO,碱石灰吸收CO2,质量增加量为CO2的质量,可得:
n(Mg2+)=20.0g/40g·mol-1=0.5mol (1分)
n(CO2)=17.6g/44g·mol-1= 0.4mol (1分)
据元素守恒得:
m(MgCO3)=0.4mol×84g·mol-1=33.6g(1分)
m[Mg(OH)2]=(0.5mol-0.4mol)=5.8g(1分)
n(H2O)=44.6g-33.6g-5.8g/18g·mol-1=0.4mol(1分)
x:y:z=4:1:4
则碱式碳酸镁的化学式为:4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O(1分)