Question

某研究性學(xué)習(xí)小組做實驗做實驗時偶然發(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．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

 

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（2）該小組同學(xué)對反應(yīng)中產(chǎn)生的白色不溶物作出如下猜測：
猜測：1：白色不溶物可能為

 

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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是否含有MgCO₃，寫出實驗操作，現(xiàn)象和結(jié)論：

 

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（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CO₃^2-離子． 
Ⅱ定量實驗
（4）為進一步確定實驗Ⅰ的白色不溶物成分，進行以下的實驗，裝置如圖所示：
稱取干燥、純凈的白色不溶物7.36g，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．實驗后裝置A增0.72g，裝置B增重2.64g，白色不溶物的化學(xué)式：

 

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（5）寫出鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

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Ⅲ．反應(yīng)原理分析
（6）NaHCO₃溶液中存在如下電離平衡：H₂O?H⁺+OH^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-
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：

 

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Answer 1

考點：探究化學(xué)反應(yīng)機理

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）根據(jù)“氣體安靜燃燒，火焰呈淡藍(lán)色”及質(zhì)量守恒確定確定該氣體的名稱；
（2）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；
（4）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，據(jù)此計算出白色不溶物的化學(xué)式；
（5）根據(jù)分析、計算可知，鎂與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成2Mg（OH）₂?3MgCO₃、碳酸鈉和氫氣，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（6）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)促進電離平衡正向進行，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）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該氣體為氫氣，
故答案為：氫氣；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒和物質(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的混合物，則：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：白色不溶物可能為堿式碳酸鎂[yMg（OH）₂?xMgCO₃]；
根據(jù)碳酸鹽的性質(zhì)，若有氣泡產(chǎn)生，則含有MgCO₃，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，
故答案為：Mg（OH）₂；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)碳酸鎂的質(zhì)量為x，則：
MgCO₃+2HCl═MgCl₂+H₂O+CO₂↑
84                   44
x                   2.64g
x=

2.64g×84

44

=5.04g，
所以氫氧化鎂的質(zhì)量為：7.36g-5.04g=2.32g，
氫氧化鎂與碳酸鎂的物質(zhì)的量之比為：

2.32g

58g/mol

：

5.04g

84g/mol

=0.4mol：0.6mol=2：3，
則白色不溶物的化學(xué)式為：2Mg（OH）₂?3MgCO₃或Mg₅（OH）₄（CO₃）₃，
故答案為：2Mg（OH）₂?3MgCO₃或Mg₅（OH）₄（CO₃）₃；
（5）根據(jù)以上分析可知，鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成2Mg（OH）₂?3MgCO₃沉淀、Na₂CO₃和H₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：5Mg+6NaHCO₃+4H₂O=2Mg（OH）₂?3MgCO₃↓+3Na₂CO₃+5H₂↑，
故答案為：5Mg+6NaHCO₃+4H₂O=2Mg（OH）₂?3MgCO₃↓+3Na₂CO₃+5H₂↑；
（6）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行，
故答案為：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2Mg（OH）₂?3MgCO₃，則H⁺、OH^-、CO₃^2-的濃度均減小，促使上述兩平衡均向右進行，實驗Mg和飽和碳酸氫鈉溶液產(chǎn)生大量氣體和白色不溶物．

點評：本題考查了探究物質(zhì)組成、測量物質(zhì)的含量的方法，題目難度較大，試題涉及的內(nèi)容較多、綜合性較強，注意掌握探究物質(zhì)組成、測量物質(zhì)含量的方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．