Question

兴趣小组在课外实验中意外发现：将镁条放入Na₂CO₃溶液中，快速产生较多气泡，有白色沉淀生成。小组同学对此进行了系列探究活动。

探究1：反应产生的气体是什么？

（作出猜想）小组同学经查阅资料和讨论，根据化学变化过程中元素不变，且反应物中含有_____三种元素，作出如下猜想：

①氢气；②二氧化碳；③氢气和二氧化碳。

（实验1）取适量镁条、100 mL Na₂CO₃溶液于反应装置A中，按如图1所示方案进行实验，B中石灰水不变浑浊；C处气体燃烧，烧杯内壁有水珠。说明猜想①正确。

（1）反应装置A应选用图2中的_____（填写序号）。

（2）小组同学讨论认为，上述实验中“烧杯内壁有水珠”作为“反应产生的气体是氢气”的证据不可靠。为使这一证据可靠，且仍能一次性地验证三个猜想，只需在图1所示方案的基础上加以改进完善。你的改进方案是_____。

探究Ⅱ：快速产生气体的原因是什么？

（查阅资科）镁与水缓慢反应生成氢气：Na₂CO₃溶液显碱性，其溶液中除Na⁺、CO₃^2﹣外，还有OH⁺。

（作出猜想）可能是Na₂CO₃溶液中的某一种离子促进了镁与水的反应。

（实验2）按图3所示方案进行实验。G、I中缓慢产生气泡，H中快速产生较多气泡，说明是CO₃^2﹣而不是Na⁺、OH^﹣促进了镁与水的反应。

（1）G中实验的作用是_____。

（2）试剂X是_____。

探究Ⅲ：反应产生的白色沉淀中是否含有MgCO₃？

（实验3）取实验1反应生成的沉淀于试管中，加入试剂Y，根据实验现象说明白色沉淀中含有MgCO₃．试剂Y及实验现象为_____，该反应的化学方程式为_____。

反思交流：有些伟大的发现就是从异常现象中得到启发，通过深入研究而实现的。

Answer

碳氢氧 D 在BC之间增加干燥装置 对比 氢氧化钠溶液 稀盐酸，有气泡生成 MgCO3+2HCl═MgCl2+H2O+CO2↑

【解析】

碳酸镁和稀盐酸反应生成氯化镁、水和二氧化碳，镁和水反应生成氢氧化镁和氢气。

[作出猜想]据化学变化过程中元素不变，且反应物是碳酸钠溶液，结合给出的猜想，可知题目要求填写的是碳氢氧三种元素。

[实验1]

（1）因为实验为“将镁条放入Na2CO3溶液中，快速产生较多气泡，有白色沉淀生成”，即常温下固体和液体反应，所以反应装置A应选用图2中的 D（不选F是因为生成较多气体）。

（2）烧杯内壁有水珠”作为“反应产生的气体是氢气”的证据不可靠，这是因为反应从液体中发生且生成气体从溶液中逸出，所以不能说明是因为生成了氢气。为使这一证据可靠，且仍能一次性地验证三个猜想，只需在图1所示方案的 BC之间增加干燥装置。

[实验2]（1）G中实验的作用是 对比，对比碳酸根离子和氢氧根离子对反应的影响。

（2）试剂X是要确定氢氧根离子对反应的影响，所以是氢氧化钠溶液。

探究Ⅲ：反应产生的白色沉淀中是否含有MgCO3？

[实验3]取实验1反应生成的沉淀于试管中，加入试剂Y，根据实验现象说明白色沉淀中含有MgCO3．由于给出的结论是碳酸镁，所以应该加入稀盐酸或者稀硫酸等，有气泡生成，该反应的化学方程式为。