Question

【題目】某興趣小組根據(jù)鎂與沸水的反應(yīng)推測鎂也能與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)。資料顯示：鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體和白色不溶物。該興趣小組設(shè)計了如下實驗方案并驗證產(chǎn)物、探究反應(yīng)原理。

實驗Ⅰ：用砂紙擦去鎂條表面氧化膜，將其放入盛有適量滴有酚酞的飽和碳酸氫鈉溶液的試管中，迅速反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡和白色不溶物，溶液由淺紅變紅。

(1)提出假設(shè)

該同學對反應(yīng)中產(chǎn)生的白色不溶物作出如下猜測：

猜測1：可能是____________________。

猜測2：可能是MgCO3。

猜測3：可能是堿式碳酸鎂[xMgCO3·yMg(OH)2]。

(2)設(shè)計定性實驗確定產(chǎn)物并驗證猜測：

實驗序號	實驗	預期現(xiàn)象和結(jié)論
實驗Ⅱ	將實驗Ⅰ中收集的氣體點燃	______________________________________
實驗Ⅲ	取實驗Ⅰ中的白色不溶物，洗滌，加入足量________	如果出現(xiàn)______________，則白色不溶物可能是MgCO3
實驗Ⅳ	取實驗Ⅰ中的澄清液，向其中加入少量CaCl2稀溶液	如果產(chǎn)生白色沉淀，則溶液中存在______離子

(3)設(shè)計定量實驗確定實驗Ⅰ的產(chǎn)物：稱取實驗Ⅰ中所得干燥、純凈的白色不溶物31.0 g，充分加熱至不再產(chǎn)生氣體為止，并使分解產(chǎn)生的氣體全部進入裝置A和B中。實驗前后裝置A增重1.8 g，裝置B增重13.2 g，試確定白色不溶物的化學式________________________。

(4)請結(jié)合化學用語和化學平衡移動原理解釋Mg和飽和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡的原因__________。

Answer 1

【答案】Mg(OH)2 能安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍色火焰，氣體成分為氫氣 稀鹽酸(合理均可) 產(chǎn)生氣泡，沉淀全部溶解 CO32— 3MgCO3·Mg(OH)2[或Mg(OH)2·3MgCO3或Mg4(OH)2(CO3)3] NaHCO3溶液中存在如下平衡：HCO3—H＋＋CO32—、H2OH＋＋OH－；Mg和H＋反應(yīng)生成H2和Mg2＋，Mg2＋跟OH－、CO32—生成難溶物Mg(OH)2·3MgCO3，則H＋、OH－、CO32—的濃度均降低，促使上述兩平衡均向右移動。故Mg與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量H2

【解析】

本題考查常見離子的檢驗方法和實驗現(xiàn)象的記憶，從質(zhì)量守恒定律角度進行計算及影響電離、水解平衡的因素。

（1）依據(jù)猜測可知白色不溶物不可能是MgCO3或xMgCO3·yMg(OH)2，聯(lián)想可得猜測1為Mg（OH）2；

（2）迅速反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡和白色不溶物，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沉淀；氣體安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍色火焰，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；依據(jù)實驗Ⅲ的推斷分析，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；加入鹽酸沉淀碳酸鎂全部溶解；依據(jù)實驗Ⅳ加入氯化鈣生成沉淀證明含有碳酸根離子，故答案為：能安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍色火焰，該氣體為氫氣；稀鹽酸；產(chǎn)生氣泡，沉淀全部溶解；CO32-。

（3）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2.64g，設(shè)生成2.64g二氧化碳，需要碳酸鎂的質(zhì)量為X則：

MgCO3+2HCl═MgCl2+H2O+CO2↑
84 44
X2.64g
解得X=5.04g，所以含有氫氧化鎂質(zhì)量為：6.20g-5.04g=1.16g；

碳酸鎂和氫氧化鎂物質(zhì)的量之比為：：=3:1，故化學式為3MgCO3·Mg(OH)2[或Mg(OH)2·3MgCO3或Mg4(OH)2(CO3)3]。

（4）HCO3—存在電離平衡和水解平衡：HCO3—H＋＋CO32—、HCO3—+H2O H2CO3＋OH－；Mg和H＋反應(yīng)生成H2和Mg2＋，Mg2＋跟OH－、CO32—生成難溶物Mg(OH)2·3MgCO3，則H＋、OH－、CO32—的濃度均降低，促使上述兩平衡均正向移動。故Mg與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量H2