Question

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)通過如下實驗探究反應(yīng)原理并驗證產(chǎn)物．
實驗I：用砂紙擦去鎂條表面氧化膜，將其放入盛適量滴有酚酞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．
（1）該同學(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[xMg（OH）₂?yMgCO₃]
（2）為了確定產(chǎn)物成份（包括產(chǎn)生的氣體、白色不溶物及溶液中溶質(zhì)），進行以下定性實驗．請?zhí)顚懕碇锌瞻祝?br />

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	安靜燃燒，火焰呈淡藍色	氣體成分為
實驗Ⅲ	將實驗I中的白色不溶物濾出、洗滌，取少量加入足量		白色不溶物中含有MgCO3
實驗Ⅳ	取實驗Ⅲ中的濾液，向其中加入適 量   稀溶液	產(chǎn)生白色沉淀，溶液紅色變淺	溶液中存在CO32-離子

（3）為進一步確定實驗I中白色不溶物的成分，進行定量實驗，裝置如圖所示：稱取干燥、純凈的白色不溶物 4.52g，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增重0.36g，裝置B增重1.76g．①裝置C的作用是

 

；②白色不溶物的化學(xué)式為

 

．
（4）根據(jù)以上（2）及（3）的定性定量實驗，寫出鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

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，所以B不能直接與空氣接觸，為了防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入裝置B中，影響實驗結(jié)果，所以應(yīng)連接一個干燥裝置除去空氣中的水蒸氣和CO₂；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)量計算出碳酸鎂的質(zhì)量，剩余的就是氫氧化鎂的質(zhì)量；
（4）根據(jù)分析、計算可知，鎂與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成Mg（OH）₂?2MgCO₃、碳酸鈉和氫氣，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式．

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CaCl₂或BaCl₂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；CaCl₂或BaCl₂；
（3）①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，所以B不能直接與空氣接觸，為了防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入裝置B中，影響實驗結(jié)果，所以應(yīng)連接一個干燥裝置除去空氣中的水蒸氣和CO₂；故答案為：防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入裝置B中，影響實驗結(jié)果；
②B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1.76g，設(shè)生成1.76g二氧化碳，需要碳酸鎂的質(zhì)量為X則：
MgCO₃～CO₂↑
84     44
X     1.76g
根據(jù)：

84

44

=

x

1.76

解得X=3.36g，所以含有氫氧化鎂質(zhì)量為：4.52g-3.36g=1.16g；
碳酸鎂和氫氧化鎂物質(zhì)的量之比為：

3.36

84

：

1.16

58

=0.04：0.02=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）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?2MgCO₃沉淀、Na₂CO₃和H₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Mg+4NaHCO₃+2H₂O=Mg（OH）₂?2MgCO₃↓+2Na₂CO₃+3H₂↑；故答案為：3Mg+4NaHCO₃+2H₂O=Mg（OH）₂?2MgCO₃↓+2Na₂CO₃+3H₂↑．

點評：本題難度較大，考查全面，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，題目難度較大．