Question

氯离子插层镁铝水滑石[Mg₂Al(OH)₆Cl•xH₂O]是一种新型离子交换材料。某课外活动小组同学利用如图甲装置（固定装置略去）测定[Mg₂Al(OH)₆Cl•xH₂O]的化学式，[Mg₂Al(OH)₆Cl•XH₂O]高温下分解为MgO、Al₂O₃、HCl和水蒸气。

（1）装置连接后首先进行的操作是______________________________。

（2）将一定质量的[Mg₂Al(OH)₆Cl•xH₂O]放在加热装置中充分加热，冷却后称量剩余固体的质量是131g，则其中MgO的质量是_______g。

（3）若只通过测定装置C、D的增重来确定x，加热前先通过N₂排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后，再持续通入N₂ 。

①装置的连接顺序为a→                   （用接口处的小写字母表示）。

②实验过程中装置C吸收HCl气体，没有用如图乙所示防倒吸装置的理由是_______________。

③完全分解后测得C增重3.65g、D增重9.90g，则x=______。

（4）下列实验方案也能测定x值的是   ，并且对不选方案说明不合理的理由：__________（若两个方案都选，此问就不作答）。

方案1：测定加热装置剩余固体的质量和装置D增重的质量

方案2：测定加热装置剩余固体的质量和装置C增重的质量

（5）上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成[Mg₂Al(OH)₆Cl_1-2x(CO₃)_y • zH₂O]，该生成物能发生类似的热分解反应。现以此物质为样品，用（2）中连接的装置和试剂进行实验测定z，除测定D的增重外，至少还需测定下列数据中的           (填a、b、c等字母) 。

a．样品质量  b．样品分解后残余物质量   c．装置C的增重

Answer

（1）对装置进行气密性检验 （2）80g （3）①e → d → b

②实验过程中持续通入N2，没有必要用如图所示防倒吸装置 ③3

（4）方案1 由加热装置剩余固体的质量可计算装置C增重的质量，与x的大小没有关系，因此方案2是不合理的 （5）ab或ac或bc【即abc的两两组合都可以】

【解析】

试题分析：（1）装置连接后首先进行的操作是对装置进行气密性检验。

（2）将一定质量的[Mg2Al(OH)6Cl•xH2O]放在加热装置中充分加热，冷却后称量剩余固体的质量是131g，为氧化镁和氧化铝的质量。设氧化镁的物质的量是xmol，则氧化铝的物质的量是0.25xmol，因此40x＋102×0.25x＝131，解答x＝2，所以其中MgO的质量是2mol×40g/mol＝80g。

（3）①装置C的作用是吸收反应生成的HCl气体，装置D的作用是吸收水蒸气，应该首先通过D装置吸收水蒸气，后通过C装置吸收HCl；将气体通过洗气瓶进行洗气时，应该从长导管一侧通入气体，故其连接顺序是a→e→d→b；

②由于实验过程中持续通入N2，所以没有必要用如图所示防倒吸装置。

③2[Mg2Al（OH）6Cl•xH2O]4MgO+Al2O3+2HCl↑+（5+2x）H2O↑

73 18×（5+2x）

3.65g 9.90g

解得x＝3

（4）2[Mg2Al（OH）6Cl•xH2O]4MgO+Al2O3+2HCl↑+（5+2x）H2O↑，装置D的作用是吸收水蒸气，测定加热装置剩余固体的质量和装置D增重的质量，可计算x。加热装置剩余固体的质量和装置C增重的质量可以互算，只要知道一个量，就能计算另一个量，与x的大小没有关系，因此方案2是不合理的，

（5）由于化学式中出现两个未知数，所以必须测量3个数据，列二元一次方程组进行求解，所以除测定D的增重外，还需要测量两个数据，即装置C的增重及样品质量（或样品质量及样品分解后残余物质量或装置C的增重及样品分解后残余物质量），因此abc的两两组合都可以。

考点：考查对实验装置和实验流程的理解和熟悉实验操作以及有关计算