Question

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

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，產生大量氣泡和白色不溶物，溶液由淺紅變紅。

(1)提出假設

該同學對反應中產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)設計定性實驗確定產物并驗證猜測：

實驗序號	實驗	預期現象和結論
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______________，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	如果產生白色沉淀，則溶液中存在______離子

(3)設計定量實驗確定實驗Ⅰ的產物：稱取實驗Ⅰ中所得干燥、純凈的白色不溶物31.0 g，充分加熱至不再產生氣體為止，并使分解產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溶液反應產生大量氣泡的原因__________。

Answer 1

【答案】Mg(OH)2 能安靜燃燒、產生淡藍色火焰，氣體成分為氫氣 稀鹽酸(合理均可) 產生氣泡，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溶液反應產生大量H2

【解析】

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

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

（2）迅速反應，產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能生成一種無色氣體和一種白色沉淀；氣體安靜燃燒、產生淡藍色火焰，說明該氣體具有可燃性，再根據質量守恒定律反應前后元素種類不變，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；依據實驗Ⅲ的推斷分析，加入一種試劑產生氣泡可知碳酸鹽與酸反應產生二氧化碳，所以加入的是酸，有氣泡產生，說明含有碳酸鎂；加入鹽酸沉淀碳酸鎂全部溶解；依據實驗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、產生淡藍色火焰，該氣體為氫氣；稀鹽酸；產生氣泡，沉淀全部溶解；CO32-。

（3）B中堿石灰質量的增加量就是生成的二氧化碳的質量，所以生成二氧化碳的質量為2.64g，設生成2.64g二氧化碳，需要碳酸鎂的質量為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量為：6.20g-5.04g=1.16g；

碳酸鎂和氫氧化鎂物質的量之比為：：=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溶液反應產生大量H2