Question

14．某課外小組的同學(xué)把飽和碳酸氫鈉溶液誤當(dāng)成稀硫酸，加到盛有鎂條的試管中，鎂條完全溶解，有無色氣體和白色不溶物生成．于是產(chǎn)生疑問：產(chǎn)生的氣體和白色不溶物是什么物質(zhì)？在老師的幫助下，他們進(jìn)行了如下探究．
探究一：產(chǎn)生的無色氣體是什么物質(zhì)？

實(shí)驗(yàn)序號	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	解釋及結(jié)論
實(shí)驗(yàn)I	用砂紙擦去鎂條表面氧化膜，將其放入盛有適量飽和碳酸氫鈉溶液的試管中	迅速反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體M和白色不溶物N	/
實(shí)驗(yàn)Ⅱ	將氣體M點(diǎn)燃，并在火焰上方罩一干、冷的小燒杯	氣體安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，燒杯內(nèi)壁有水霧出現(xiàn)．	該氣體M是H2，燃燒的化學(xué)方程式為 2H2+O2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2H2O．

探究二：產(chǎn)生的白色不溶物N是什么物質(zhì)？
【查閱資料】
1．堿石灰是固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物．
2．MgCO₃、Mg（OH）₂加熱易分解，分別生成兩種氧化物．
【猜想與假設(shè)】
①N可能為Mg（OH）₂；②N可能為MgCO₃；③N可能是Mg（OH）₂和MgCO₃的混合物．
實(shí)驗(yàn)Ⅲ：
（1）取白色不溶物N適量，加入足量的稀鹽酸溶液，觀察到固體N全部溶解，產(chǎn)生無色氣泡，則白色固體N中一定含有碳酸鎂．
（2）稱取干燥、純凈的白色不溶物N適量，充分加熱至不再產(chǎn)生氣體，并將氣體全部通入如圖裝置中（假設(shè)每一步驟均進(jìn)行完全）．
（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

	裝置A的質(zhì)量	裝置B的質(zhì)量
通入氣體前	292.4g	198.2g
通入氣體后	294.2g	207.0g

（4）實(shí)驗(yàn)分析
①裝置B的作用為吸收生成的二氧化碳，裝置C的作用為防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入B．
②若上述該白色不溶物N的組成用xMg（OH）₂•yMgCO₃表示，則x：y=1：2．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)Ⅱ：迅速反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡和白色不溶物，可以說明鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)能生成一種無色氣體和一種白色不溶物；氣體安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，說明該氣體具有可燃性，再根據(jù)質(zhì)量守恒定律反應(yīng)前后元素種類不變分析出是氫氣，再根據(jù)方程式的寫法寫出方程式；
[猜想與假設(shè)]根據(jù)題中信息進(jìn)行猜想解答；
實(shí)驗(yàn)Ⅲ：（1）加入一種試劑產(chǎn)生氣泡可知碳酸鹽與酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，所以加入的是酸，有氣泡產(chǎn)生，說明含有碳酸鎂；
（4）根據(jù)B中堿石灰質(zhì)量的增加量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算出碳酸鎂的質(zhì)量，剩余的就是氫氧化鎂的質(zhì)量；

解答 解：
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：迅速反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡和白色不溶物，可以說明鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)能生成一種無色氣體和一種白色不溶物；氣體安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，說明該氣體具有可燃性，再根據(jù)質(zhì)量守恒定律反應(yīng)前后元素種類不變，該氣體可能是氫氣或一氧化碳，如果測定是一氧化碳時，燃燒后需要用到澄清石灰水，所以該氣體是氫氣；氫氣燃燒的反應(yīng)物是氫氣和氧氣，生成物是水，反應(yīng)條件是點(diǎn)燃，所以方程式是：2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2H₂O；
[猜想與假設(shè)]（1）N可能為Mg（OH）₂
（2）N可能為MgCO₃
（3）N可能是Mg（OH）₂ 和MgCO₃的混合物；
實(shí)驗(yàn)Ⅲ：（1）加入一種試劑產(chǎn)生氣泡可知碳酸鹽與酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，所以加入的是稀鹽酸（或稀硫酸），有氣泡產(chǎn)生，說明含有碳酸鎂；
（4）①裝置B的作用為吸收生成的二氧化碳；裝置C的作用為防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入B；
②氫氧化鎂受熱分解為水和氧化鎂；A增重的質(zhì)量即為生成水的質(zhì)量，生成水的質(zhì)量=294.2g-292.4g=1.8g
設(shè)生成1.8g水需要?dú)溲趸�鎂的質(zhì)量為x
Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H₂O
58             18
x              1.8g
$\frac{58}{x}=\frac{18}{1.8g}$
x=5.8g
B中堿石灰質(zhì)量的增加量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量，所以生成二氧化碳的質(zhì)量為207.0g-198.2g=8.8g，設(shè)生成8.8g二氧化碳，需要碳酸鎂的質(zhì)量為y則：
MgCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO₂↑
84            44
y            8.8g
$\frac{84}{y}=\frac{44}{8.8g}$
x=16.8g
因此Mg （OH）₂ 與MgCO₃的質(zhì)量比為5.8g：16.8g=29：84；該白色不溶物質(zhì)N的組成用xMg （OH）₂•yMgCO₃表示，則x：y=$\frac{29}{58}：\frac{84}{84}$=1：2．
答案：
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：
H₂； 2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2H₂O；
探究二：②Mg（OH）₂ 和MgCO₃的混合物；
實(shí)驗(yàn)Ⅲ：（1）稀鹽酸； 碳酸鎂；
（4）①吸收生成的二氧化碳； 防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入B；
②1：2

點(diǎn)評 本題難度較大，考查全面，從定性和定量兩個方面測定物質(zhì)的種類，關(guān)鍵在于知道碳酸根離子與酸反應(yīng)能產(chǎn)生二氧化碳．關(guān)鍵在于知道氫氧化鎂加熱分解為水．