Question

18．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．某同學通過如圖實驗探究反應原理并驗證產物． 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，產生大量氣泡和白色不溶物，溶液的淺紅色加深．

（1）提出假設：
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]
（2）定性實驗：

實驗序號	實驗	實驗現象	結論
實驗Ⅰ	取一小段鎂條，用砂紙擦去表面氧化膜，將其放入足量的滴有酚酞的飽和NaHCO3溶液中，充分反應后過濾	產生較多氣泡和白色不溶物，溶液有淺紅色變成紅色
實驗Ⅱ	將實驗Ⅰ中收集到的氣體點燃	能安靜燃燒，火焰呈淡藍色	氣體成分為 ①氫氣
實驗Ⅲ	取實驗Ⅰ中白色不溶物濾出、洗滌，取少量加入足量稀鹽酸	②產生氣泡沉淀全部溶解	白色不溶物中含有 MgCO3
實驗Ⅳ	③CaCl2或BaCl2	產生白色沉淀，溶液紅色變淺	溶液中存在CO32-

④實驗Ⅲ中洗滌的操作方法是用玻璃棒引流，向過濾器（或漏斗）中注入蒸餾水至浸沒沉淀，等水自然流盡后，重復2～3遍．
（3）定量實驗：
稱取干燥、純凈的白色不溶物 14.2g，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如圖裝置中．實驗后裝置A 增重1.8g，裝置B 增重4.4g．裝置C 的作用是；若移除裝置C 會導致x/y 的值偏大．
（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．?寫出鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應的化學方程式3Mg+4NaHCO₃+2H₂O=Mg（OH）₂•2MgCO₃↓+2Na₂CO₃+3H₂↑．

Answer 1

分析 （1）依據猜測可知白色不溶物可能是Mg（OH）₂ 或MgCO₃或Mg（OH）₂ ，MgCO₃；
（2）依據實驗Ⅱ的現象分析，鎂條和碳酸氫鈉溶液迅速反應，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；
依據實驗Ⅲ的推斷分析，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；加入鹽酸沉淀碳酸鎂全部溶解；
依據實驗Ⅳ加入氯化鈣生成沉淀證明含有碳酸根離子；
實驗Ⅲ中洗滌的操作方法是用玻璃棒引流，向過濾器（或漏斗）中注入蒸餾水至浸沒沉淀，等水自然流盡后，重復2～3遍；
（3）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，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，影響實驗結果，所以應連接一個干燥裝置除去空氣中的水蒸氣和CO₂；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計算出碳酸鎂的質量，剩余的就是氫氧化鎂的質量，根據分析、計算出白色固體的組成，再根據元素守恒寫出反應的化學方程式．

解答 解：（1）依據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）①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；
②依據實驗Ⅲ的推斷分析，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，加入鹽酸沉淀碳酸鎂全部溶解；
③依據實驗Ⅳ加入CaCl₂或BaCl₂生成沉淀證明含有碳酸根離子，
④實驗Ⅲ中洗滌的操作方法是用玻璃棒引流，向過濾器（或漏斗）中注入蒸餾水至浸沒沉淀，等水自然流盡后，重復2～3遍；
故答案為：①氫氣；②產生氣泡沉淀全部溶解；③CaCl₂或BaCl₂；④用玻璃棒引流，向過濾器（或漏斗）中注入蒸餾水至浸沒沉淀，等水自然流盡后，重復2～3遍；
（3）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，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，影響實驗結果，所以應連接一個干燥裝置除去空氣中的水蒸氣和CO₂；如果不用C裝置，則測得的二氧化碳的質量偏大，也就會導致x/y 的值偏大，
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8.8g，設生成8.8g二氧化碳，需要碳酸鎂的質量為X則：
MgCO₃+2HCl═MgCl₂+H₂O+CO₂↑
84                    44
X                    8.8g
根據：$\frac{84}{44}$=$\frac{x}{8.8}$
解得X=16.8g，所以含有氫氧化鎂質量為：22.6g-16.8g=5.8g；
碳酸鎂和氫氧化鎂物質的量之比為：$\frac{16.8g}{84g/mol}$：$\frac{5.8g}{58g/mol}$=0.2：0.1=2：1，白色不溶物的化學式為Mg（OH）₂（CO₃）₂或2MgCO₃•Mg（OH）₂，
所以鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應生成2Mg（OH）₂•2MgCO₃沉淀、Na₂CO₃和H₂，反應的化學方程式為：3Mg+4NaHCO₃+2H₂O=Mg（OH）₂•2MgCO₃↓+2Na₂CO₃+3H₂↑，
故答案為：防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入裝置B中，影響實驗結果；偏大；3Mg+4NaHCO₃+2H₂O=Mg（OH）₂•2MgCO₃↓+2Na₂CO₃+3H₂↑．

點評 本題考查全面，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，鎂和氫離子反應生成氫氣，題目難度較大．