Question

14．資料顯示：鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應產生大量氣體和白色不溶物，某同學設計了如下實驗方案，驗證反應產物并探究發生反應的化學方程式．
已知：①MgCO₃和Mg（OH）₂均為白色不溶物．
②MgCO₃和Mg（OH）₂均可跟鹽酸發生復分解反應．
③酚酞遇碳酸氫鈉溶液呈淺紅色，酚酞遇碳酸鈉溶液呈紅色．
④CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
（1）提出假設
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，產生大量氣泡和白色不溶物，溶液由淺紅變為紅．該同學對反應中產生的白色不溶物進行如下猜測：
猜測1：白色不溶物可能是MgCO₃．
猜測2：白色不溶物可能是Mg（OH）₂．
猜測3：白色不溶物可能是MgCO₃和Mg（OH）₂．
（2）設計定性實驗確定產物并驗證猜測：

實驗序號	實驗	實驗現象	結論
實驗Ⅱ	將實驗Ⅰ中收集到的氣體點燃	能安靜燃燒、產生淡藍色火焰	氣體為氫氣
實驗Ⅲ	①取實驗Ⅰ中少量的白色懸濁液，過濾，洗滌干凈沉淀，然后稀鹽酸	②產生氣泡，沉淀全部溶解	白色不溶物含有MgCO3
實驗Ⅳ	取實驗Ⅰ中的澄清液，向其中加入少量CaCl2稀溶液	有白色沉淀產生	③澄清液中一定含有的溶質是Na2CO3（化學式）

（3）為進一步確定實驗I的產物，設計定量實驗方案，如圖所示：

已知：MgCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO₂↑    Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H₂O    堿石灰可以吸收二氧化碳和水蒸氣
①如圖所示實驗裝置D中堿石灰的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣被B中堿石灰吸收，造成實驗誤差．
②稱取實驗Ⅰ中所得干燥、純凈的白色不溶物22.6g，充分加熱至不再產生氣體為止，并使分解產生的氣體全部進入裝置A和B中．實驗前后裝置A增重1.8g，裝置B增重8.8g，可以證明猜想成立猜測3．

Answer 1

分析 （1）根據猜想可知，白色不溶物可能是氫氧化鎂，可能是碳酸鎂，也可能是碳酸鎂和氫氧化鎂的混合物進行分析；
（2）根據碳酸鎂不溶于水，溶于酸，會與酸反應生成二氧化碳氣體，氯化鈣和碳酸鈉反應會生成白色的碳酸鈣沉淀進行分析；
（3）①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，取用B不能直接與空氣接觸，為了防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置B中，影響實驗結果，在B裝置的尾部連接一個吸收空氣中二氧化碳和水蒸氣的裝置進行分析；
②根據B中堿石灰增加的質量就是生成的二氧化碳，然后計算出碳酸鎂的質量，剩余的固體就是氫氧化鎂的質量，然后結合前面的驗證書寫化學方程式．

解答 解：（1）依據猜想可知，白色不溶于可能是氫氧化鎂，可能是碳酸鎂，也可能是碳酸鎂和氫氧化鎂的混合物，化學式為：MgCO₃和Mg（OH）₂的混合物；
（2）碳酸鎂不溶于水，溶于酸，會與酸反應生成二氧化碳氣體，氯化鈣和碳酸鈉反應會生成白色的碳酸鈣沉淀，所以：

實驗序號	實驗	實驗現象	結論
實驗Ⅱ	將實驗Ⅰ中收集到的氣體點燃	能安靜燃燒、產生淡藍色火焰	氣體為氫氣
實驗Ⅲ	①取實驗Ⅰ中少量的白色懸濁液，過濾，洗滌干凈沉淀，然后 稀鹽酸	②產生氣泡，沉淀全部溶解	白色不溶物含有MgCO3
實驗Ⅳ	取實驗Ⅰ中的澄清液，向其中加入少量CaCl2稀溶液	有白色沉淀產生	③澄清液中一定含有的溶質是 Na2CO3（化學式）

（3）①B中堿石灰質量的增加量就是生成的二氧化碳的質量，取用B不能直接與空氣接觸，為了防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置B中，影響實驗結果，在B裝置的尾部連接一個吸收空氣中二氧化碳和水蒸氣的裝置，防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣被B中堿石灰吸收，造成實驗誤差；
②B中堿石灰增加的質量就是生成的二氧化碳，所以生成的二氧化碳質量就是8.8g，
設生成8.8g二氧化碳，需要碳酸鎂的質量為x，
MgCO₃+2HCl=MgCl₂+H₂O+CO₂↑
84                    44
x                     8.8g
則$\frac{84}{44}=\frac{x}{8.8g}$，解得x=16.8g．
所以生成氫氧化鎂的質量為：22.6g-16.8g=5.8g；
則白色不溶物組成是MgCO₃和Mg（OH）₂，故可以證明猜想3成立．
故答案為：
（1）MgCO₃和Mg（OH）₂的混合物；（2）

實驗序號	實驗	實驗現象	結論
實驗Ⅱ
實驗Ⅲ	稀鹽酸	產生氣泡，沉淀全部溶解
實驗Ⅳ			Na2CO3

（3）①防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣被B中堿石灰吸收，造成實驗誤差．②猜測3．

點評 本題難度較大，考查全面，從定性和定量兩個方面確定物質的種類，關鍵在于知道碳酸根離子與酸反應能產生二氧化碳，鎂和氫離子反應會生成氫氣等知識進行分析．