Question

水滑石化學式為：[Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃]?4H₂O（相對分子質量為602），是環保型阻燃劑，它受熱時生成4種不同的氧化物，請寫出該物質分解的化學方程式：　                       　。在醫藥上，水滑石還能作為抗酸藥，作用于胃和十二指腸潰瘍等，某研究型學習小組要測定一種市售的水滑石藥片中水滑石的質量分數。
[查閱資料]水滑石與稀硫酸反應的化學方程式為：[Mg₆Al₂（OH）₁₆CO₃]?4H₂O+9H₂SO₄＝6MgSO₄+Al₂（SO₄）₃+CO₂↑+21H₂O，藥片中除了水滑石外含有一定量的輔料﹣﹣淀粉等物質。
[提出猜想]小華想將該藥片放在空氣中充分灼燒完成測定；小明想通過水滑石與硫酸反應原理來完成測定，請你參與探究。
[設計方案]他們設計了不同的實驗方案。
小華的方案，稱取10.0g市售的水滑石藥片研磨成粉末置于通風櫥中，充分灼燒至質量不再減少，再稱量剩余固體的質量為6.1g，減少的質量即為二氧化碳和水的總質量，則可求的水滑石藥片中水滑石的質量分數為　     　%。
小明的方案：

（1）小明設計了如圖所示的實驗裝置．取10.0g市售的水滑石藥片研磨成粉末，進行實驗。
[說明]堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉固體的混合物，B裝置中發生的化學方程式為　            　。
（2）操作步驟
①連接好裝置，檢查裝置的氣密性②打開彈簧夾C，在A處緩緩通入一段時間的空氣③稱量F的質量④關閉彈簧夾C，慢慢滴加稀硫酸至過量，直至D中無氣泡冒出⑤打開彈簧夾C，再次緩緩通入一段時間空氣⑥再次稱量F的質量，得前后兩次質量差為0.44g。
（3）問題探究
B、E裝置的作用分別是　                     　、　                          　。若沒有G裝置，則測定的水滑石的質量分數會　       　（填“偏大”、“偏小”、“不變”）。實驗選用稀硫酸而不選用稀鹽酸的理由是　                                                   　。
（4）數據計算
根據實驗數據，可求得水滑石藥片中水滑石的質量分數為　      　%．（寫出計算過程）。
[方案評價]在上述實驗方案中，你認為合理的實驗方案是　        　（填小華或小明），另一個方案不合理的原因是　                                                                 　。

Answer 1

[Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃]?4H₂O6MgO+Al₂O₃+CO₂↑+12H₂O；90.3；
（1）2NaOH+CO₂＝Na₂CO₃+H₂O；（3）除去空氣中的二氧化碳；除去氣體中混有的水蒸氣；偏大；用鹽酸會使生成的二氧化碳中混有氯化氫氣體；（4）60.2；小明；“藥片中除了水滑石外含有一定量的輔料﹣淀粉等物質”中的淀粉受熱會分解成水和二氧化碳而使結果偏大

解析試題分析：根據方程式的寫法寫出水滑石分解的方程式，根據減少的質量即為二氧化碳和水的總質量利用方程式計算出水滑石的質量，再除以10.0g即可；
（1）根據氫氧化鈉與二氧化碳反應的方程式回答；
（3）根據氫氧化鈉能吸收二氧化碳，濃硫酸具有吸水性考慮；根據G裝置的作用考慮實驗結果偏大還是偏小；根據鹽酸制取氣體中混有氯化氫考慮；
（4）根據前后兩次質量差為0.44g屬于二氧化碳的質量通過方程式計算出水滑石的質量，再除以10.0g；根據粉末中藥品在通風櫥中做實驗時容易逸散到空氣中考慮。
根據質量守恒定律可知反應前后元素種類不變，水滑石受熱時生成4種不同的氧化物所以氧化物有：MgO、Al₂O₃、CO₂、H₂O再根據觀察法進行配平即可，所以方程式是：[Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃]?4H₂O6MgO+Al₂O₃+CO₂↑+12H₂O；
減少的質量即為二氧化碳和水的總質量，所以生成二氧化碳和水的質量為：10.0g﹣6.1g＝3.9g，設生成3.9g二氧化碳和水需要水滑石的質量為X則：
[Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃]?4H₂O6MgO+Al₂O₃+CO₂↑+12H₂O 固體質量減少量
602                                           260
X                                              3.9g
根據：
解得X＝9.03g
所以水滑石藥片中水滑石的質量分數為：×100%＝90.3%；
（1）氫氧化鈉吸收二氧化碳的反應的反應物是氫氧化鈉和二氧化碳，生成物是碳酸鈉和水，用觀察法配平即可，所以方程式是：2NaOH+CO₂＝Na₂CO₃+H₂O；
（3）由于氫氧化鈉能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，所以氫氧化鈉的作用是除去空氣中的二氧化碳；由于濃硫酸具有吸水性，所以濃硫酸的作用是吸收氣體中的水蒸氣；G裝置的作用是防止空氣中的水和二氧化碳進入F裝置，若沒有G裝置，空氣中的水和二氧化碳進入F裝置，被認為是生成的二氧化碳的質量，所以計算出來的水滑石的質量偏大，則測定的水滑石的質量分數會偏大；用鹽酸會使生成的二氧化碳中混有氯化氫氣體，被誤認為全部是二氧化碳的質量，計算出來的水滑石的質量偏大，則測定的水滑石的質量分數會偏大；
（4）由圖示裝置可知F裝置質量的增加量是生成的二氧化碳的質量，F裝置前后兩次質量差為0.44g，所以生成二氧化碳的質量是0.44g，設要生成0.44g二氧化碳需要參加反應的水滑石的質量為Y則：
[Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃]?4H₂O +9H₂SO₄＝6MgSO₄+Al₂(SO₄)₃+CO₂↑+21H₂O
602                                        44
Y                                        0.44g
根據：
解得Y＝6.02g
所以水滑石藥片中水滑石的質量分數為：×100%＝60.2%；
“藥片中除了水滑石外含有一定量的輔料﹣淀粉等物質”中的淀粉受熱會分解成水和二氧化碳而使結果偏大，所以說小明的方案合理。
考點：考查實驗探究物質的組成成分以及含量