Question

6．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．某同學(xué)設(shè)計了如下實驗方案并驗證產(chǎn)物、探究反應(yīng)原理．
（1）提出假設(shè)
實驗1：用砂紙擦去鎂條表面的氧化膜，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?yōu)榧t．該同學(xué)對反應(yīng)中產(chǎn)生的白色不溶物進(jìn)行如下猜測：
猜測1：白色不溶物可能為Mg（OH）₂；
猜測2：白色不溶物可能為MgCO₃．
猜測3：白色不溶物可能是堿式碳酸鎂[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	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
實驗Ⅱ	將實驗Ⅰ中收集到的氣體點燃	能安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰	氣體成分為 ①氫氣
實驗Ⅲ	取實驗Ⅰ中的白色不溶物，洗滌，加入足量 ②稀鹽酸	③產(chǎn)生氣泡沉淀全部溶解	白色不溶物可能含有猜測2中不溶物
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 ④CO32-

（3）為進(jìn)一步確定實驗1的產(chǎn)物，設(shè)計定量實驗方案，如圖所示：
稱取實驗1中所得干燥、純凈的白色不溶物22.6g，充分加熱至不再產(chǎn)生氣體為止，并使分解產(chǎn)生的氣體全部通入裝置A和B中．實驗后裝置A增重1.8g，裝置B增重8.8g，試確定白色不溶物的化學(xué)式：Mg（OH）₂（CO₃）₂或2MgCO₃•Mg（OH）₂ ；
（4）請結(jié)合化學(xué)用語和化學(xué)平衡移動原理解釋Mg和飽和NaHCO₃溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡和白色不溶物的原因：NaHCO₃溶液中存在平衡，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-、H₂O?H⁺+OH^-；Mg和H⁺反應(yīng)生成氫氣和鎂離子，鎂離子和氫氧根離子、碳酸根離子反應(yīng)生成難溶物Mg（OH）₂•2MgCO₃，則H⁺、OH^-、CO₃^2-的濃度均減小，促使上述兩平衡均向右進(jìn)行．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)猜測可知白色不溶物可能是Mg（OH）₂ 或MgCO₃或Mg（OH）₂ ，MgCO₃；
（2）依據(jù)實驗Ⅱ的現(xiàn)象分析，鎂條和碳酸氫鈉溶液迅速反應(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；
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；
（3）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)量計算出碳酸鎂的質(zhì)量，剩余的就是氫氧化鎂的質(zhì)量；
（4）依據(jù)碳酸氫鈉溶液中存在碳酸氫根離子電離和水的電離平衡，鎂和氫離子反應(yīng)促進(jìn)電離平衡正向進(jìn)行，鎂離子和氫氧根離子和碳酸根離子形成沉淀分析．

解答 解：（1）依據(jù)猜測可知白色不溶物可能是Mg（OH）₂ 或MgCO₃或Mg（OH）₂ ，MgCO₃，故答案為：Mg（OH）₂ ；
（2）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；
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：氫氣；稀鹽酸；產(chǎn)生氣泡沉淀全部溶解；CO₃^2-；
（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8.8g，設(shè)生成8.8g二氧化碳，需要碳酸鎂的質(zhì)量為X則：
MgCO₃+2HCl═MgCl₂+H₂O+CO₂↑
84                    44
X                    8.8g
根據(jù)：$\frac{84}{44}$=$\frac{x}{8.8}$
解得X=16.8g，所以含有氫氧化鎂質(zhì)量為：22.6g-16.8g=5.8g；
碳酸鎂和氫氧化鎂物質(zhì)的量之比為：$\frac{16.8g}{84g/mol}$：$\frac{5.8g}{58g/mol}$=0.2：0.1=2：1，白色不溶物的化學(xué)式為Mg（OH）₂（CO₃）₂或2MgCO₃•Mg（OH）₂，
故答案為：Mg（OH）₂（CO₃）₂或2MgCO₃•Mg（OH）₂ ；
（4）NaHCO₃溶液中存在平衡，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-、H₂O?H⁺+OH^-；Mg和H⁺反應(yīng)生成氫氣和鎂離子，鎂離子和氫氧根離子、碳酸根離子反應(yīng)生成難溶物Mg（OH）₂•2MgCO₃，則H⁺、OH^-、CO₃^2-的濃度均減小，促使上述兩平衡均向右進(jìn)行，
故答案為：NaHCO₃溶液中存在平衡，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-、H₂O?H⁺+OH^-；Mg和H⁺反應(yīng)生成氫氣和鎂離子，鎂離子和氫氧根離子、碳酸根離子反應(yīng)生成難溶物Mg（OH）₂•2MgCO₃，則H⁺、OH^-、CO₃^2-的濃度均減小，促使上述兩平衡均向右進(jìn)行．

點評 本題考查物質(zhì)組成和性質(zhì)的探究、化學(xué)式的測定，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，鎂和氫離子反應(yīng)生成氫氣，題目難度中等．