Question

资料显示：镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物．某同学设计了如下实验方案并验证产物、探究反应原理。

（1）提出假设

实验1：用砂纸擦去镁条表面的氧化膜，将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中，迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，溶液由浅红变为红．该同学对反应中产生的白色不溶物进行如下猜测：

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：白色不溶物可能是碱式碳酸镁[xMgCO₃•yMg（OH）₂]．

（2）设计定性实验确定产物并验证猜测：

实验序号	实验	实验现象	结论
实验Ⅱ	将实验Ⅰ中收集到的气体点燃	能安静燃烧、产生淡蓝色火焰	气体成分为___①______
实验Ⅲ	取实验Ⅰ中的白色不溶物，洗涤，加入足量____②_____	_____③____	白色不溶物可能含有猜测2中不溶物
实验Ⅳ	取实验Ⅰ中的澄清液，向其中加入少量CaCl2稀溶液	产生白色沉淀	溶液中存在 _____④____

（3）为进一步确定实验1的产物，设计定量实验方案，如图所示：

称取实验1中所得干燥、纯净的白色不溶物22．6g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部通入装置A和B中．实验后装置A增重1．8g，装置B增重8．8g，试确定白色不溶物的化学式：_________；（4）请结合化学用语和化学平衡移动原理解释Mg和饱和NaHCO₃溶液反应产生大量气泡和白色不溶物的原因：_________。

Answer

（1）Mg（OH）2 ；

（2）氢气；稀盐酸；产生气泡沉淀全部溶解；CO32-；

（3）Mg（OH）2（CO3）2或2MgCO3•Mg（OH）2 ；

（4）NaHCO3溶液中存在平衡，HCO3-⇌H++CO32-、H2O⇌H++OH-；Mg和H+反应生成氢气和镁离子，镁离子和氢氧根离子、碳酸根离子反应生成难溶物Mg（OH）2•2MgCO3，则H+、OH-、CO32-的浓度均减小，促使上述两平衡均向右进行。

【解析】

试题分析：（1）依据猜测可知白色不溶物可能是Mg（OH）2 或MgCO3或Mg（OH）2 ，MgCO3，故答案为：Mg（OH）2 ；

（2）迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，可以说明镁与饱和碳酸氢钠溶液反应能生成一种无色气体和一种白色不溶物；气体安静燃烧、产生淡蓝色火焰，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，该气体可能是氢气或一氧化碳，如果测定是一氧化碳时，燃烧后需要用到澄清石灰水，所以该气体是氢气；依据实验Ⅲ的推断分析，加入一种试剂产生气泡可知碳酸盐与酸反应产生二氧化碳，所以加入的是酸，有气泡产生，说明含有碳酸镁；加入盐酸沉淀碳酸镁全部溶解；依据实验Ⅳ加入氯化钙生成沉淀证明含有碳酸根离子，故答案为：氢气；稀盐酸；产生气泡沉淀全部溶解；CO32-；

（3）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8．8g，设生成8．8g二氧化碳，需要碳酸镁的质量为x则：

MgCO3+2HCl═MgCl2+H2O+CO2↑

84 44

x 8．8g

根据：=，解得x=16．8g，所以含有氢氧化镁质量为：22．6g-16．8g=5．8g；碳酸镁和氢氧化镁物质的量之比为：：=0．2：0．1=2：1，白色不溶物的化学式为Mg（OH）2（CO3）2或2MgCO3•Mg（OH）2，故答案为：Mg（OH）2（CO3）2或2MgCO3•Mg（OH）2 ；

（4）NaHCO3溶液中存在平衡，HCO3-H++CO32-、H2OH++OH-；Mg和H+反应生成氢气和镁离子，镁离子和氢氧根离子、碳酸根离子反应生成难溶物Mg（OH）2•2MgCO3，则H+、OH-、CO32-的浓度均减小，促使上述两平衡均向右进行，故答案为：NaHCO3溶液中存在平衡，HCO3-H++CO32-、H2OH++OH-；Mg和H+反应生成氢气和镁离子，镁离子和氢氧根离子、碳酸根离子反应生成难溶物Mg（OH）2•2MgCO3，则H+、OH-、CO32-的浓度均减小，促使上述两平衡均向右进行。

【考点定位】考查性质实验方案的设计

【名师点晴】本题难度较大，考查全面，从定性和定量两个方面测定物质的种类，关键在于知道碳酸根离子与酸反应能产生二氧化碳，镁和氢离子反应生成氢气。解答综合性实验设计与评价题的基本流程：原理→反应物质→仪器装置→现象→结论→作用意义→联想。具体分析为：①实验是根据什么性质和原理设计的？实验的目的是什么？②所用各物质名称、状态、代替物（根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择）。③有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。④有关操作：技能、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。⑤实验现象：自下而上，自左而右全面观察。⑥实验结论：直接结论或导出结论。