Question

某研究性学习小组做实验时偶然发现，表面擦去氧化膜的镁片可与NaHCO₃溶液反应产生大量气体和白色不溶物。该小组同学通过如下实验，验证产物并探究反应原理。

实验①：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛适量滴有酚酞试液的饱和碳酸氢钠溶液的烧杯中，迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，溶液的浅红色加深。

Ⅰ、定性实验

（1）气体的检验 

实验②：将实验①中收集到的气体点燃，发现气体安静燃烧，火焰呈淡蓝色。则气体为           。

（2）该小组同学对反应中产生的白色不溶物做出如下猜测：

猜测1：白色不溶物可能为　　　　　  

猜测2：白色不溶物可能为MgCO₃

猜测3：白色不溶物可能为碱式碳酸镁[yMg(OH)₂•xMgCO₃]

请设计一个实验检验固体中是否含有MgCO₃，写出实验操作、现象和结论：                                                                                    。

（3）实验③：取实验①中的滤液，向其中加入少量CaCl₂稀溶液，产生白色沉淀，溶液红色变浅，说明溶液中存在CO₃^2－离子。

Ⅱ、定量实验

（4）为进一步确定实验I的白色不溶物的成分，进行以下定实验，装置如图所示：

称取干燥、纯净的白色不溶物 7.36 g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置A和B中。实验后装置A增重0.72g，装置B增重2.64 g。白色不溶物的化学式为                 。

（5）写出镁与饱和碳酸氢钠溶液反应的化学方程式                            。

Ⅲ、反应原理分析

（6）NaHCO₃溶液中存在如下电离平衡：H₂OH⁺ + OH^－、HCO₃^－H⁺ +CO₃^2－，请从平衡移动角度分析实验①产生大量气体和白色不溶物的原因：                                      。

Answer

（1）氢气（或H2）（2分）

（2）Mg(OH)2（2分）取少许实验①固体，加足量稀盐酸，若有气泡产生，则含有MgCO3。反之，则无。（2分)

（4）2Mg(OH)2•3MgCO3或Mg5(OH)4(CO3)3 （2分)

（5）5Mg+6NaHCO3+4H2O= 2Mg(OH)2• 3MgCO3↓+3Na2CO3+5H2↑（2分)

（6）Mg和H+反应生成H2和Mg2+，Mg2+跟OH－、CO32－结合生成沉淀，则H+、OH－、CO32－的浓度均降低，上述平衡均向右移动。所以Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气体和白色不溶物。（3分)

【解析】

试题分析：（1）将实验①中收集到的气体点燃，发现气体安静燃烧，火焰呈淡蓝色，说明该气体具有可燃性，再根据质量守恒定律反应前后元素种类不变可分析出是氢气。

（2）根据元素守恒和物质的溶解性可知：白色不溶物可能是Mg（OH）2 或MgCO3或Mg（OH）2与MgCO3，故猜测1为Mg(OH)2；根据碳酸盐的性质，能与强酸反应生成CO2气体，所以检验是否含有MgCO3的方法为：取少许实验①固体，加足量稀盐酸，若有气泡产生，则含有MgCO3。反之，则无。

（4）B中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，所以生成二氧化碳的质量为2.64g，设含MgCO3的质量为x,则：

MgCO3+2HCl═MgCl2+H2O+CO2↑

84          44

X          2.64g

可得：84:44=x：2.64g，解得x=5.04g，所以含Mg(OH)2的质量为：7.36g—5.04g=2.32g，Mg(OH)2与MgCO3的物质的量之比为：2.32g÷58g/mol：（5.04g÷84g/mol）=0.4mol：0.6mol=2:3，所以白色不溶物的化学式为：2Mg(OH)2•3MgCO3或Mg5(OH)4(CO3)3

（5）根据上述探究实验可知，镁与饱和碳酸氢钠溶液反应，生成了2Mg(OH)2•3MgCO3和H2，根据元素守，恒，还会生成Na2CO3，所以化学方程式为：5Mg+6NaHCO3+4H2O = 2Mg(OH)2• 3MgCO3↓+3Na2CO3+5H2↑。

（6）NaHCO3溶液中存在如下电离平衡：H2OH+ + OH－、HCO3－H+ +CO32－，镁是活泼金属，能与H+反应，生成Mg2+和H2，Mg2+能与OH‾结合成Mg(OH)2沉淀，Mg2+还能与CO32‾结合成MgCO3沉淀，H+、OH－、CO32－的浓度均降低，上述平衡均向右移动。所以Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气体和白色不溶物。

考点：本题考查探究实验的分析、物质的判断、化学计算、化学方程式的书写、平衡移动。