Question

【題目】鎂鐵水滑石(鎂、鐵的堿式碳酸鹽)是具有層狀結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)功能材料，可由Mg(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O及CO(NH2)2等按一定比例在溫度高于90℃時(shí)反應(yīng)制得。

(1)其他條件不變時(shí)，n[CO(NH2)2]/n(Fe3+)對(duì)鎂鐵水滑石產(chǎn)率和溶液pH的變化關(guān)系如圖所示：

①<3，反應(yīng)液中產(chǎn)生少量氣體，測(cè)氨儀未檢出NH3，說(shuō)明逸出的氣體主要是____________(填化學(xué)式)。

②n[CO(NH2)2]/n(Fe3+)>12，溶液的pH處于穩(wěn)定狀態(tài)，這是因?yàn)?/span>_________________

(2)鎂鐵水滑石表示為：[FexMgy(OH)z](CO3)w·pH2O(摩爾質(zhì)量為660g·mol-1)，可通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)確定其化學(xué)式，步驟如下：

I．取鎂鐵水滑石3.300g加入足量稀硫酸充分反應(yīng)，收集到氣體112mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

II．文獻(xiàn)查得鎂鐵水滑石熱分解TG-DSC圖：303~473K，失去層間水(結(jié)晶水)失重為10.9%；473~773K時(shí)，CO32-和OH-分解為CO2和H2O；773K以上產(chǎn)物為MgO、Fe2O3。

Ⅲ．稱取0.4000g熱分解殘?jiān)?/span>(773K以上)置于碘量瓶中，加入稍過(guò)量鹽酸使其完全溶解，加入適量水和稍過(guò)量的KI溶液，在暗處放置片刻，用0.1000mol·L-1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到溶液呈淡黃色，加入3mL淀粉溶液，繼續(xù)滴定到溶液藍(lán)色消失。(2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6)，消耗Na2S2O3溶液20.00mL。通過(guò)計(jì)算確定鎂鐵水滑石的化學(xué)式______________(寫出計(jì)算過(guò)程)。

Answer 1

【答案】CO2 （達(dá)到氣液平衡，）溶液中OH－濃度處于（過(guò)）飽和狀態(tài) [Fe2Mg6(OH)16] CO3·4H2O

【解析】

(1)①根據(jù)元素守恒，以及目標(biāo)產(chǎn)物中含有CO32－，可知如果沒(méi)有氨氣逸出，那逸出的氣體主要是CO2；

②從圖中可以看出，n[CO(NH2)2]/n(Fe3+)>12時(shí)，測(cè)氨儀檢出的NH3的量也沒(méi)有變化，從溶液中逸出的NH3的量和溶解在溶液中NH3的相同，達(dá)到了平衡狀態(tài)，溶液中OH－達(dá)到飽和狀態(tài)，答案為：（達(dá)到氣液平衡，）溶液中OH－濃度處于（過(guò)）飽和狀態(tài)；

(2)Ⅰ鎂鐵水滑石溶于足量的稀硫酸，其中的CO32－會(huì)與H＋反應(yīng)生成CO2，產(chǎn)生112mL的氣體，樣品的物質(zhì)的量，產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量，則w=；

Ⅱ在303～473K，鎂鐵水滑石失去結(jié)晶水，失重為10.9%，則p==4；

Ⅲ由2Fe3++2I－=I2+2Fe2+，2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6，得關(guān)系式Fe3+～Na2S2O3，n(Fe3+)=n(Na2S2O3)=0.1000mol·L－1×20.00mL×10－3L·mL－1=2.000×10－3mol，n(Fe2O3)=1.000×10－3mol。熱分解殘?jiān)�中，含�?/span>Fe2O3、MgO，則n(MgO)==6.000×10－3mol；

則鎂鐵水滑石中鎂和鐵的比例為=6.000×10－3mol÷2.000×10－3mol=3；

由化合價(jià)代數(shù)和為0，x×3+y×2+z×(－1)+1×(－2)=0；

由摩爾質(zhì)量為660g·mol－1，56g·mol－1×x+24g·mol－1×y+17g·mol－1×z+60g·mol－1×1+18g·mol－1×4=660g·mol－1；

可以解得，x=2y=6z=16，則鎂鐵水滑石化學(xué)式為[Fe2Mg6(OH)16]CO3·4H2O。