Question

某研究性學(xué)習(xí)小組做實驗時偶然發(fā)現(xiàn)，表面擦去氧化膜的鎂片可與NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體和白色不溶物。該小組同學(xué)通過如下實驗，驗證產(chǎn)物并探究反應(yīng)原理。

實驗①：用砂紙擦去鎂條表面氧化膜，將其放入盛適量滴有酚酞試液的飽和碳酸氫鈉溶液的燒杯中，迅速反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡和白色不溶物，溶液的淺紅色加深。

Ⅰ、定性實驗

（1）氣體的檢驗 

實驗②：將實驗①中收集到的氣體點燃，發(fā)現(xiàn)氣體安靜燃燒，火焰呈淡藍(lán)色。則氣體為?????????? 。

（2）該小組同學(xué)對反應(yīng)中產(chǎn)生的白色不溶物做出如下猜測：

猜測1：白色不溶物可能為　　　　　??

猜測2：白色不溶物可能為MgCO3

猜測3：白色不溶物可能為堿式碳酸鎂[yMg(OH)2?xMgCO3]

請設(shè)計一個實驗檢驗固體中是否含有MgCO3，寫出實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)論：??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 。

（3）實驗③：取實驗①中的濾液，向其中加入少量CaCl2稀溶液，產(chǎn)生白色沉淀，溶液紅色變淺，說明溶液中存在CO32－離子。

Ⅱ、定量實驗

（4）為進(jìn)一步確定實驗I的白色不溶物的成分，進(jìn)行以下定實驗，裝置如圖所示：

稱取干燥、純凈的白色不溶物 7.36 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)入裝置A和B中。實驗后裝置A增重0.72g，裝置B增重2.64 g。白色不溶物的化學(xué)式為???????????????? 。

（5）寫出鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式??????????????????????????? 。

Ⅲ、反應(yīng)原理分析

（6）NaHCO3溶液中存在如下電離平衡：H2OH+ + OH－、HCO3－H+ +CO32－，請從平衡移動角度分析實驗①產(chǎn)生大量氣體和白色不溶物的原因：????????????????????????????????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）氫氣（或H2）（2分）

（2）Mg(OH)2（2分）取少許實驗①固體，加足量稀鹽酸，若有氣泡產(chǎn)生，則含有MgCO3。反之，則無。（2分)

（4）2Mg(OH)2?3MgCO3或Mg5(OH)4(CO3)3�。�2分)　　　　　

（5）5Mg+6NaHCO3+4H2O= 2Mg(OH)2? 3MgCO3↓+3Na2CO3+5H2↑（2分)

（6）Mg和H+反應(yīng)生成H2和Mg2+，Mg2+跟OH－、CO32－結(jié)合生成沉淀，則H+、OH－、CO32－的濃度均降低，上述平衡均向右移動。所以Mg和飽和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體和白色不溶物。（3分)

【解析】

試題分析：（1）將實驗①中收集到的氣體點燃，發(fā)現(xiàn)氣體安靜燃燒，火焰呈淡藍(lán)色，說明該氣體具有可燃性，再根據(jù)質(zhì)量守恒定律反應(yīng)前后元素種類不變可分析出是氫氣。

（2）根據(jù)元素守恒和物質(zhì)的溶解性可知：白色不溶物可能是Mg（OH）2 或MgCO3或Mg（OH）2與MgCO3，故猜測1為Mg(OH)2；根據(jù)碳酸鹽的性質(zhì)，能與強酸反應(yīng)生成CO2氣體，所以檢驗是否含有MgCO3的方法為：取少許實驗①固體，加足量稀鹽酸，若有氣泡產(chǎn)生，則含有MgCO3。反之，則無。

（4）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)含MgCO3的質(zhì)量為x,則：

MgCO3+2HCl═MgCl2+H2O+CO2↑

84          44

X          2.64g

可得：84:44=x：2.64g，解得x=5.04g，所以含Mg(OH)2的質(zhì)量為：7.36g—5.04g=2.32g，Mg(OH)2與MgCO3的物質(zhì)的量之比為：2.32g÷58g/mol：（5.04g÷84g/mol）=0.4mol：0.6mol=2:3，所以白色不溶物的化學(xué)式為：2Mg(OH)2?3MgCO3或Mg5(OH)4(CO3)3

（5）根據(jù)上述探究實驗可知，鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)，生成了2Mg(OH)2?3MgCO3和H2，根據(jù)元素守，恒，還會生成Na2CO3，所以化學(xué)方程式為：5Mg+6NaHCO3+4H2O = 2Mg(OH)2? 3MgCO3↓+3Na2CO3+5H2↑。

（6）NaHCO3溶液中存在如下電離平衡：H2OH+ + OH－、HCO3－H+ +CO32－，鎂是活潑金屬，能與H+反應(yīng)，生成Mg2+和H2，Mg2+能與OH?結(jié)合成Mg(OH)2沉淀，Mg2+還能與CO32?結(jié)合成MgCO3沉淀，H+、OH－、CO32－的濃度均降低，上述平衡均向右移動。所以Mg和飽和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體和白色不溶物。

考點：本題考查探究實驗的分析、物質(zhì)的判斷、化學(xué)計算、化學(xué)方程式的書寫、平衡移動。