Question

镁是一种银白色的碱土金属，镁元素在地壳中的含量约为2.00%，位居第八位，镁及其化合物在研究和生产中具有广泛用途。请回答下列问题：

(1)在室温下，纯净的氮化镁(Mg₃N₂)为黄绿色的粉末，能与水反应，常用作触媒，实验室用如图1所示装置和药品制备少量氮化镁。

①A中盛装的是____，B中可盛装碱石灰，二者混合可制取氨气。

②按照气流的方向从左至右连接装置：a接____、____接____、_b__接____。

③气体通过CuO这一装置的目的是什么？用化学方程式回答：______。

④无水氯化钙装置可防止外界空气中的水进入，以防_____________(化学方程式表示)的发生。

(2)碳酸镁可用作耐火材料、锅炉和管道的保温材料，以及食品、药品、化妆品、橡胶、墨水等的添加剂。

Ⅰ.合成碳酸镁晶体的步骤如下：

步骤1：配制0.5 mol·L^－1MgSO₄溶液和0.5 mol·L^－1NH₄HCO₃溶液。

步骤2：用量筒量取500 mL NH₄HCO₃溶液于1 000 mL四口烧瓶中，开启搅拌器，温度控制在50 ℃。

步骤3：将250 mL MgSO₄溶液逐滴加入NH₄HCO₃溶液中，1 min内滴加完毕，然后用氨水调节溶液pH到9.5。

步骤4：放置1 h后，过滤，洗涤。

步骤5：在40 ℃的真空干燥箱中干燥10 h，得到产品碳酸镁晶体(MgCO₃·nH₂O，n＝1～5)。

①配制0.5 mol·L^－1MgSO₄溶液500 mL，需要的仪器有托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、____。

②步骤3中加氨水后发生反应的离子方程式为________________

Ⅱ.测定合成的MgCO₃·nH₂O中的n值。

称量1.000 g碳酸镁晶体，放入图2所示的广口瓶中，加入适量水，滴入稀硫酸与晶体反应，生成的CO₂被NaOH溶液吸收，在室温下反应4～5 h，后期将温度升到30 ℃，最后烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定，测得生成CO₂的总量；重复上述操作2次。

③上述反应后期要升温到30 ℃，主要目的是_____________________

④若实验测得1.000 g碳酸镁晶体产生CO₂的平均物质的量为a mol，则n为__________(用含a的表达式表示)。

⑤若称取100 g上述晶体进行热重分析，得到的热重曲线如图3所示，则合成的晶体中n＝____(取整数)。

Answer

浓氨水 d e c b f 2NH3＋3CuON2＋3H2O＋3Cu Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑ 500mL容量瓶 Mg2＋＋HCO3-＋NH3·H2O＋(n－1)H2OMgCO3·nH2O↓＋NH4+。 升高温度，气体的溶解度减小，使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全 1-84a/18a 1

【解析】

根据题意可知，本题考查了物质含量的实验探究过程分析、实验装置的连接，运用各物质的化学性质和装置连接步骤分析。

(1)①A、B二者混合可制取氨气，而浓氨水和生石灰或氢氧化钠固体混合放热,可使一水合氨分解生成氨气。因此A中盛装的是浓氨水；

故答案为：浓氨水；

②根据实验目的及题给装置可知,按照气流的方向从左向右连接装置的顺序为:a接d，e接c，b接f；

故答案为：d； e ； c ；b ；f；

③气体通过CuO这一装置的目的是氨气有还原性，能还原氧化铜，生成氮气，则气体通过CuO这一装置的目的用化学方程式表示为:2NH3+3CuON2+3H2O+3Cu；

故答案为：2NH3＋3CuON2＋3H2O＋3Cu；

④无水氯化钙装置可防止外界空气中的水进入，以防氮化镁和水发生反应生成氢氧化镁和氨气,化学方程式为:Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑；

故答案为：Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3↑；

(2)①配制0.5 mol·L-1 MgSO4溶液500 mL，除提供的仪器外，还需要的仪器为500 mL容量瓶；

故答案为：500 mL容量瓶；

②步骤3中加氨水后反应生成碳酸镁结晶水合物,反应的离子方程式为Mg2＋＋HCO3-＋NH3·H2O＋(n－1)H2OMgCO3·nH2O↓＋NH4+；

故答案为：Mg2＋＋HCO3-＋NH3·H2O＋(n－1)H2OMgCO3·nH2O↓＋NH4+；

③题述反应后期将温度升到30 ℃，是为了使生成的二氧化碳全部逸出，便于其被氢氧化钠溶液完全吸收，从而减小测定产生的误差；

故答案为：升高温度，气体的溶解度减小，使溶解在水中的CO2逸出，便于吸收完全；

④若实验测得1.000 g碳酸镁晶须产生的CO2的平均物质的量为a mol，依据碳元素守恒可知，晶须中碳酸镁的物质的量为a mol，根据MgCO3·nH2O中碳酸镁和结晶水的物质的量之比为1∶n,得到,得到；

故答案为：；

⑤由题图3知400 ℃时剩余质量为82.3 g，这是该晶须失去结晶水后的质量，则有，解得n=1；

故答案为：1。