平达喜是常用的中和胃酸的药物，它的化学成分是铝和镁的碱式碳酸盐（含有结晶水），其中氢元素的质量分数为0.040．取该碱式盐3.01g，加入2.0mol•L-1盐酸使其溶解，当逐滴加入盐酸42.5mL时

Question

平达喜是常用的中和胃酸的药物，它的化学成分是铝和镁的碱式碳酸盐（含有结晶水），其中氢元素的质量分数为0.040．取该碱式盐3.01g，加入2.0mol•L^-1盐酸使其溶解，当逐滴加入盐酸42.5mL时，开始产生CO₂，加入盐酸至45.0mL时正好反应完全．若在上述碱式盐溶于盐酸后的溶液中加入过量的氢氧化钠，过滤，沉淀物进行干燥后重1.74g．请计算该试样中：
（1）碳酸根的物质的量；
（2）镁离子的物质的量；
（3）氢氧根离子和铝离子的物质的量；
（4）写出碱式碳酸盐的化学式．^-1₂

Answer 1

当加入盐酸42.5mL时，开始产生CO₂2，加入盐酸至45.0mL时正好反应完全，
所发生的反应分别为：①OH^--+H⁺+=H₂2O；
②CO₃3^2-2-+H⁺+═HCO₃3^--；
③HCO₃3^--+H⁺+═H₂2O+CO₂2↑；
可得n（CO₂2）=n（CO₃3^2-2-）=2.5×10^-3-3L×2mol/L=0.005mol，
而中和OH^--需要盐酸42.5ml-2.5ml=40mL，所以n（OH^--）=40×10^-3-3L×2mol/L=0.08mol．
加入过量的氢氧化钠得沉淀Mg（OH）₂21.74g，
n（Mg²⁺2+）=n（Mg（OH）₂2）=(1.74g)/(58g/mol)=0.03mol，
根据电荷守恒，3n（Al³⁺）+2n（Mg²⁺）=n（OH^-）+2n（CO₃^2-）
则：n（Al³⁺）=(0.08mol+0.005mol×2−0.03mol×2)/(3)=0.01mol．
依据质量守恒，物质中含有结晶水：
3.01g-0.005mol×60g/mol-0.08mol×17g/mol-0.03mol×24g/mol-0.01mol×27g/mol=0.36g，
物质的量为(0.36g)/(18g/mol)=0.02mol，
综合以上，该碱式碳酸盐的化学式为Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O．
答：（1）碳酸根的物质的量为0.005mol；
（2）镁离子的物质的量为0.03mol；
（3）氢氧根离子和铝离子的物质的量分别为0.08mol、0.01mol；
（4）碱式碳酸盐的化学式为Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O． (1.74g)/(58g/mol)1.74g1.74g1.74g58g/mol58g/mol58g/mol=0.03mol，
根据电荷守恒，3n（Al³⁺3+）+2n（Mg²⁺2+）=n（OH^--）+2n（CO₃3^2-2-）
则：n（Al³⁺3+）=(0.08mol+0.005mol×2−0.03mol×2)/(3)=0.01mol．
依据质量守恒，物质中含有结晶水：
3.01g-0.005mol×60g/mol-0.08mol×17g/mol-0.03mol×24g/mol-0.01mol×27g/mol=0.36g，
物质的量为(0.36g)/(18g/mol)=0.02mol，
综合以上，该碱式碳酸盐的化学式为Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O．
答：（1）碳酸根的物质的量为0.005mol；
（2）镁离子的物质的量为0.03mol；
（3）氢氧根离子和铝离子的物质的量分别为0.08mol、0.01mol；
（4）碱式碳酸盐的化学式为Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O． (0.08mol+0.005mol×2−0.03mol×2)/(3)0.08mol+0.005mol×2−0.03mol×20.08mol+0.005mol×2−0.03mol×20.08mol+0.005mol×2−0.03mol×2333=0.01mol．
依据质量守恒，物质中含有结晶水：
3.01g-0.005mol×60g/mol-0.08mol×17g/mol-0.03mol×24g/mol-0.01mol×27g/mol=0.36g，
物质的量为(0.36g)/(18g/mol)=0.02mol，
综合以上，该碱式碳酸盐的化学式为Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O．
答：（1）碳酸根的物质的量为0.005mol；
（2）镁离子的物质的量为0.03mol；
（3）氢氧根离子和铝离子的物质的量分别为0.08mol、0.01mol；
（4）碱式碳酸盐的化学式为Al₂Mg₆（OH）₁₆CO₃•4H₂O． (0.36g)/(18g/mol)0.36g0.36g0.36g18g/mol18g/mol18g/mol=0.02mol，
综合以上，该碱式碳酸盐的化学式为Al₂2Mg₆6（OH）₁₆16CO₃3•4H₂2O．
答：（1）碳酸根的物质的量为0.005mol；
（2）镁离子的物质的量为0.03mol；
（3）氢氧根离子和铝离子的物质的量分别为0.08mol、0.01mol；
（4）碱式碳酸盐的化学式为Al₂2Mg₆6（OH）₁₆16CO₃3•4H₂2O．