Question

14．某課外小組的同學把飽和碳酸氫鈉溶液誤當成稀硫酸，加到盛有鎂條的試管中，鎂條完全溶解，有無色氣體和白色不溶物生成．于是產生疑問：產生的氣體和白色不溶物是什么物質？在老師的幫助下，他們進行了如下探究．
探究一：產生的無色氣體是什么物質？

實驗序號	實驗操作	實驗現象	解釋及結論
實驗I	用砂紙擦去鎂條表面氧化膜，將其放入盛有適量飽和碳酸氫鈉溶液的試管中	迅速反應，產生大量氣體M和白色不溶物N	/
實驗Ⅱ	將氣體M點燃，并在火焰上方罩一干、冷的小燒杯	氣體安靜燃燒、產生淡藍色火焰，燒杯內壁有水霧出現．	該氣體M是H2，燃燒的化學方程式為 2H2+O2$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H2O．

探究二：產生的白色不溶物N是什么物質？
【查閱資料】
1．堿石灰是固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物．
2．MgCO₃、Mg（OH）₂加熱易分解，分別生成兩種氧化物．
【猜想與假設】
①N可能為Mg（OH）₂；②N可能為MgCO₃；③N可能是Mg（OH）₂和MgCO₃的混合物．
實驗Ⅲ：
（1）取白色不溶物N適量，加入足量的稀鹽酸溶液，觀察到固體N全部溶解，產生無色氣泡，則白色固體N中一定含有碳酸鎂．
（2）稱取干燥、純凈的白色不溶物N適量，充分加熱至不再產生氣體，并將氣體全部通入如圖裝置中（假設每一步驟均進行完全）．
（3）實驗數據

	裝置A的質量	裝置B的質量
通入氣體前	292.4g	198.2g
通入氣體后	294.2g	207.0g

（4）實驗分析
①裝置B的作用為吸收生成的二氧化碳，裝置C的作用為防止空氣中的二氧化碳進入B．
②若上述該白色不溶物N的組成用xMg（OH）₂•yMgCO₃表示，則x：y=1：2．

Answer 1

分析 實驗Ⅱ：迅速反應，產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能生成一種無色氣體和一種白色不溶物；氣體安靜燃燒、產生淡藍色火焰，說明該氣體具有可燃性，再根據質量守恒定律反應前后元素種類不變分析出是氫氣，再根據方程式的寫法寫出方程式；
[猜想與假設]根據題中信息進行猜想解答；
實驗Ⅲ：（1）加入一種試劑產生氣泡可知碳酸鹽與酸反應產生二氧化碳，所以加入的是酸，有氣泡產生，說明含有碳酸鎂；
（4）根據B中堿石灰質量的增加量就是生成的二氧化碳的質量，根據二氧化碳的質量計算出碳酸鎂的質量，剩余的就是氫氧化鎂的質量；

解答 解：
實驗Ⅱ：迅速反應，產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能生成一種無色氣體和一種白色不溶物；氣體安靜燃燒、產生淡藍色火焰，說明該氣體具有可燃性，再根據質量守恒定律反應前后元素種類不變，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；氫氣燃燒的反應物是氫氣和氧氣，生成物是水，反應條件是點燃，所以方程式是：2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O；
[猜想與假設]（1）N可能為Mg（OH）₂
（2）N可能為MgCO₃
（3）N可能是Mg（OH）₂ 和MgCO₃的混合物；
實驗Ⅲ：（1）加入一種試劑產生氣泡可知碳酸鹽與酸反應產生二氧化碳，所以加入的是稀鹽酸（或稀硫酸），有氣泡產生，說明含有碳酸鎂；
（4）①裝置B的作用為吸收生成的二氧化碳；裝置C的作用為防止空氣中的二氧化碳進入B；
②氫氧化鎂受熱分解為水和氧化鎂；A增重的質量即為生成水的質量，生成水的質量=294.2g-292.4g=1.8g
設生成1.8g水需要氫氧化鎂的質量為x
Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H₂O
58             18
x              1.8g
$\frac{58}{x}=\frac{18}{1.8g}$
x=5.8g
B中堿石灰質量的增加量就是生成的二氧化碳的質量，所以生成二氧化碳的質量為207.0g-198.2g=8.8g，設生成8.8g二氧化碳，需要碳酸鎂的質量為y則：
MgCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO₂↑
84            44
y            8.8g
$\frac{84}{y}=\frac{44}{8.8g}$
x=16.8g
因此Mg （OH）₂ 與MgCO₃的質量比為5.8g：16.8g=29：84；該白色不溶物質N的組成用xMg （OH）₂•yMgCO₃表示，則x：y=$\frac{29}{58}：\frac{84}{84}$=1：2．
答案：
實驗Ⅱ：
H₂； 2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O；
探究二：②Mg（OH）₂ 和MgCO₃的混合物；
實驗Ⅲ：（1）稀鹽酸； 碳酸鎂；
（4）①吸收生成的二氧化碳； 防止空氣中的二氧化碳進入B；
②1：2

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的種類，關鍵在于知道碳酸根離子與酸反應能產生二氧化碳．關鍵在于知道氫氧化鎂加熱分解為水．