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        1. 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1:用砂紙擦去鎂條表面氧化膜,將其放人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(xué)對反應(yīng)中產(chǎn)生的白色不溶物作出如下假設(shè):

          假設(shè)1:可能為              。

          假設(shè)2:可能為MgCO3。

          假設(shè)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(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論

          實驗II

          將實驗I中收集到的氣體點燃

                                       

          實驗III

          取實驗I中的白色不溶物,洗滌,加入足量           

                                       ;

          白色不溶物可能含有MgCO3

          實驗IV

          取實驗I中的澄清液,向其中加入少量CaCl2稀溶液

          產(chǎn)生白色沉淀;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(jìn)入盛有足量濃硫酸的洗氣瓶A、盛有足量堿石灰的干燥管B和盛有足量堿石灰的干燥管C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(xué)式                      。

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

           

          【答案】

          (16分)

          (1)Mg(OH)2(2分)

          (2)(每空2分)

          序號

          實驗操作

          預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論

          實驗II

           

          能安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰;氣體成分為氫氣

          實驗III

          稀鹽酸(合理均可)

          產(chǎn)生氣泡,沉淀全部溶解

          實驗IV

           

          溶液中存在CO32

           

          (3)3MgCO3•Mg(OH)2[或Mg(OH)2•3MgCO3或Mg4(OH)2(CO3)3](3分)

          (4)NaHCO3溶液中存在如下平衡:HCO3H++ CO32、H2OH++OH;Mg和H+反應(yīng)生成H2和Mg2+,Mg2+和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(3分)

          【解析】

          試題分析:(1)根據(jù)已經(jīng)提出的兩個假設(shè)推導(dǎo),碳酸鎂、堿式碳酸鎂、氫氧化鎂都是白色不溶物,由此可以得出假設(shè)1,反應(yīng)中產(chǎn)生的白色不溶物可能是氫氧化鎂;(2)實驗II:鎂與沸水發(fā)生置換反應(yīng),生成氫氧化鎂和氫氣;由此推斷氫前活潑金屬鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)放出的氣體可能是氫氣,如果實驗I中收集的氣體點燃時能安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰,則該氣體成分為氫氣;實驗III:碳酸鎂不溶于水,但是碳酸的酸性比鹽酸或稀硫酸或稀硝酸或醋酸弱,如果實驗I中的白色不溶物洗滌排除碳酸氫鈉干擾后,加入足量的鹽酸或稀硫酸或稀硝酸或醋酸,固體完全溶解,產(chǎn)生氣泡,說明白色不溶物可能含有碳酸鎂;實驗IV:由于碳酸氫鈉不能與氯化鈣反應(yīng),碳酸根離子與氯化鈣溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀,則實驗I中的澄清液中加入少量氯化鈣稀溶液,產(chǎn)生白色沉淀,說明溶液中含有碳酸根離子;(3)濃硫酸具有吸水性,其增加的質(zhì)量就是分解產(chǎn)物水的質(zhì)量,堿石灰不僅有吸水性,而且能吸收二氧化碳,其增加的質(zhì)量為分解產(chǎn)物二氧化碳的質(zhì)量;由于水、二氧化碳的相對分子質(zhì)量分別為18、44,n=m/M,則H2O、CO2的物質(zhì)的量分別為0.1mol、0.3mol,前者所含氫原子的物質(zhì)的量為0.2mol,后者所含碳原子為0.3mol,根據(jù)氫、碳原子守恒可知不溶物中氫、碳原子物質(zhì)的量之比為0.2∶0.3=2∶3,由于物質(zhì)的量之比等于化學(xué)式中氫、碳原子個數(shù)之比,則氫氧化鎂與碳酸鎂的系數(shù)之比為1∶3,則不溶物的化學(xué)式為Mg(OH)2•3MgCO3 [或3MgCO3•Mg(OH)2或Mg4(OH)2(CO3)3];(4)NaHCO3溶液中存在如下平衡:HCO3H++ CO32、H2OH++OH;Mg和H+反應(yīng)生成H2和Mg2+,Mg2+和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。

          考點:考查探究實驗和綜合計算,涉及反應(yīng)產(chǎn)生白色不溶物成分的假設(shè)、設(shè)計反應(yīng)產(chǎn)生氣體的檢驗方案、設(shè)計檢驗碳酸鎂存在的實驗方案、設(shè)計檢驗碳酸根離子的方案、數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量、摩爾質(zhì)量、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量在物質(zhì)組成關(guān)系式中的應(yīng)用、確定白色不溶物的化學(xué)式、用化學(xué)平衡移動原理解釋Mg和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡的原因等。

           

          練習(xí)冊系列答案
          相關(guān)習(xí)題

          科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

          下列是某興趣小組根據(jù)課本實驗設(shè)計的一個能說明碳酸鈉與碳酸氫鈉熱穩(wěn)定性

          的套管實驗.請觀察下圖的實驗裝置、分析實驗原理,下列說法錯誤的是         (    )

              A.甲為小蘇打,乙為純堿

              B.要證明碳酸氫鈉受熱能產(chǎn)生水,可在小試管內(nèi)塞上沾有無水硫酸銅粉末的棉花球

              C.整個實驗過程中可以看到丙燒杯的澄清石灰水沒變渾濁

              D.同質(zhì)量的甲和乙完全反應(yīng)消耗的同濃度的鹽酸體積:甲>乙

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          科目:高中化學(xué) 來源: 題型:單選題

          下列是某興趣小組根據(jù)課本實驗設(shè)計的一個能說明碳酸鈉與碳酸氫鈉熱穩(wěn)定性
          的套管實驗.請觀察下圖的實驗裝置、分析實驗原理,下列說法錯誤的是        


          1. A.
            甲為小蘇打,乙為純堿
          2. B.
            要證明碳酸氫鈉受熱能產(chǎn)生水,可在小試管內(nèi)塞上沾有無水硫酸銅粉末的棉花球
          3. C.
            整個實驗過程中可以看到丙燒杯的澄清石灰水沒變渾濁
          4. D.
            同質(zhì)量的甲和乙完全反應(yīng)消耗的同濃度的鹽酸體積:甲>乙

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          科目:高中化學(xué) 來源:河南省期中題 題型:實驗題

          某化學(xué)興趣小組對鎂與鹽酸的反應(yīng)進(jìn)行實驗探究,實驗數(shù)據(jù)如下
          (1)該實驗中影響鎂與鹽酸反應(yīng)速率的因素是________________。
          (2)曲線c是由實驗_________(填序號)得到的數(shù)據(jù)。
          (3)反應(yīng)進(jìn)行1min時,生成氫氣最多的是實驗__________(填序號)。
          (4)若要求實驗①的反應(yīng)速率與實驗②的反應(yīng)速率相同(使用的藥品不變),可采取的措施是_____________________________________。

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          科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

          下列是某興趣小組根據(jù)課本實驗設(shè)計的一個能說明Na2CO3與NaHCO3熱穩(wěn)定性的套管實驗。請觀察下圖的實驗裝置、分析實驗原理,下列說法錯誤的是(    )

          A.甲為小蘇打,乙為純堿

          B.要證明NaHCO3受熱能產(chǎn)生水,可在小試管內(nèi)塞上沾有無水硫酸銅粉末的棉花球

          C.整個實驗過程中可以看到丙燒杯的澄清石灰水沒變渾濁

          D.同質(zhì)量的甲和乙完全反應(yīng)消耗的同濃度的鹽酸體積:甲>乙

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