Question

某研究性学习小组为确定某碱式碳酸镁样品的组成，设计出了下图所示的实验装置（图中A至D的部分）．[已知碱式碳酸镁Mg_x（OH）_y（CO₃）_z（x，y，z为正整数）受热易分解，类似碱式碳酸铜，Cu₂（OH）₂CO₃═2CuO+CO₂↑+H₂O]
（1）按上图（夹持仪器未画出）组装好实验装置后，应首先进行的操作是______；A处干燥管盛放的药品是碱石灰（CaO与NaOH的固体混合物），其作用是______．
（2）老师在审阅方案后指出应该在E处再增加一套装置，你认为所加药品和仪器分别是______、______，其作用是：______，若没有此装置，测得二氧化碳的质量______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（3）取22，6g该样品放在研钵中研成粉末放于硬质玻璃管中，研碎的目的是______．
（4）加热前先打开活塞K₁，K₂，关闭K₃，缓缓鼓入空气数分钟，其通空气目的是_______；
（5）待B装置中的反应完全后，打开K₁，再缓缓鼓入空气数分钟，其通空气目的是______．
（6）实验测得数据如下：

反应前	反应后
C装置及药品总质量：87，6g	C装置及药品总质量：89，4g
D装置及药品总质量：74，7g	D装置及药品总质量：83，5g

从上面表格中得出生成的水质量______g，生成的二氧化碳质量______g，请通过计算推导出该碱式碳酸镁的化学式______（写出计算过程），计算过程：
该碱式碳酸镁受热分解的化学方程式为______ 3MgO+2CO₂↑+H₂O

Answer

模仿碱式碳酸铜的受热分解，判断碱式碳酸镁的受热分解的产物，利用图示的产物检验装置，结合题中对各部分装置的提问，理解各部分装置的作用：装置A中碱石灰除去空气中的二氧化碳和水；装置B加热分解碱式碳酸镁；装置C中浓硫酸可以吸收分解产物中的水；装置D中碱石灰吸收分解产物中的二氧化碳；活塞K1，K2，K3，控制气体的流动．
【解析】

（1）根据实验操作的基本要求，组装好实验装置后，应首先进行装置气密性的检查，防止因装置漏气而造成实验出现意外；氧化钙、氢氧化钠能吸收空气中的水，同时氢氧化钠还能吸收空气中的二氧化碳；
（2）为防止空气中的二氧化碳和水蒸气被装置D中碱石灰吸收，对测定结果造成影响，应该在E处再增加一套装置，该装置可为盛有碱石灰的干燥管；若不进行这样的处理，就会由于装置D中碱石灰吸收空气中水和二氧化碳而使增加量偏大；
（3）样品放在研钵中研成粉末放于硬质玻璃管中，可以增大样品的受热面积，使样品充分反应；
（4）加热前先打开活塞K1，K2，关闭K3，缓缓鼓入空气数分钟，使用通过碱石灰处理后的空气把装置内的空气从K2排出，以免空气中二氧化碳影响结果；
（5）待B装置中的反应完全后，打开K1，再缓缓鼓入空气数分钟，利用除去二氧化碳、水的空气把受热分解产生的残留于装置内气体全部排出而被C、D充分吸收；
（6）装置C质量增加量即出生成的水质量=89.4g-87.6g=1.8g；装置D质量增加量即生成的二氧化碳质量=83.5g-74.7g=8.8g；通过计算，可得知碱式碳酸镁中镁离子、氢氧根离子、碳酸根离子的个数比为，可判断该碱式碳酸镁的化学式为Mg3（OH）2（CO3）2，受热分解的化学方程式为Mg3（OH）2（CO3）23MgO+2CO2↑+H2O．
计算过程：
H2O～2OH-    CO2 ～CO32-
18   34     44    60
1.8g 3.4g  8.8g   12g
所取碱式碳酸镁样品中Mg元素的质量=22.6g-3.4g-12g=7.2g
碱式碳酸镁中三种离子的个数比n（Mg2+）：n（OH-）：n（CO32-）=3：2：2，故碱式碳酸镁的化学式为Mg3（OH）2（CO3）2．
故答案为：
（1）检查装置气密性；吸收空气中的二氧化碳和水蒸气（不全不给分）；
（2）碱石灰；干燥管（或球型干燥管、U型干燥管）；防止空气中的二氧化碳和水蒸气对测定结果造成影响；偏大；
（3）使药品充分反应；
（4）排除装置内的空气，以免影响结果；
（5）使残留在装置内的气体被C、D充分吸收；
（6）1.8；8.8；Mg3（OH）2（CO3）2；Mg3（OH）2（CO3）23MgO+2CO2↑+H2O；
计算过程：
H2O～2OH-     CO2 ～CO32-
18   34      44     60
1.8g 3.4g   8.8g    12g
所取碱式碳酸镁样品中Mg元素的质量=22.6g-3.4g-12g=7.2g
碱式碳酸镁中三种离子的个数比n（Mg2+）：n（OH-）：n（CO32-）=3：2：2，故碱式碳酸镁的化学式为Mg3（OH）2（CO3）2．