Question

某化学兴趣小组设计实验探究Mg与盐溶液反应的多样性。

实验	向试管中加2mL溶液	实验现象
	实验I： 0.1 mol/L AgNO3溶液	镁条表面迅速覆盖一层疏松黑色固体，并有少量气泡产生
实验II： 2.0 mol/L NH4Cl溶液	反应开始时产生大量气体（经检验其中含有H2），一段时间后产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体
实验III： pH=8.2 NaHCO3溶液	产生大量气体（经检验其中含有H2和CO2）和白色固体

请回答下列问题：

（1）对实验I进行研究：

① 推测实验Ⅰ中黑色固体为Ag，则发生反应的离子方程式为_______________。

② 确认黑色固体为Ag的实验方案是___________________________________。

（2）对实验II进行研究：

① 反应开始时产生H₂的原因可能是Mg和NH₄⁺直接反应，或 ___________。

② “一段时间后”产生的气体一定含有H₂和_____。

③ 为进一步研究，设计如下实验：

实验	操作	现象
实验IV	向装有相同镁条的试管中加入2mL1.0mol/L (NH4)2SO4溶液	产生气体的速率明显慢于实验II

结合实验II、IV，可以得出的结论是________________________________。

（3）对实验III进行研究：

①经检验，白色固体为碱式碳酸镁[ Mg₂(OH)₂CO₃ ]。

②推测在pH=8.2的该溶液中，若无HCO₃^－，则H⁺和Mg反应的程度很小。通过实验证实了该推测，其实验操作是__________________________。

（4）根据上述实验判断，影响Mg与盐溶液反应多样性的原因有_______（填字母序号）

A．盐溶液中阳离子的氧化性     B．盐溶液的温度

C．含Mg生成物的溶解性       D．盐溶液中阴离子的影响

Answer

2Ag++Mg=2Ag+Mg2+ 将黑色固体过滤、洗涤，向其中加入稀HNO3，黑色固体溶解并产生无色气体，遇空气后变成红棕色，并向所得溶液中滴加NaCl溶液，生成白色沉淀。 NH4+水解使溶液中c(H+)增大，与Mg反应生成H2 NH3 Cl-有利于Mg和铵盐溶液反应产生H2（或SO42-不利于Mg和铵盐溶液反应产生H2、溶液中阴离子的种类会影响Mg和铵盐溶液反应产生H2） 向装有相同镁条的试管中加入2mLpH=8.2的NaOH溶液。 ACD

【解析】本题考查实验方案设计与评价，（1）①出现黑色固体，此固体为Ag，利用金属活动顺序表，发生置换反应，即Mg＋2Ag＋=Mg2＋＋2Ag；②确认是Ag，需要检验Ag＋，即将Ag转化成Ag＋，具体操作是：将黑色固体过滤、洗涤，向其中加入稀HNO3，黑色固体溶解并产生无色气体，遇空气后变成红棕色，并向所得溶液中滴加NaCl溶液，生成白色沉淀，说明黑色固体为Ag；（2）①NH4Cl是强酸弱碱盐，NH4＋发生水解反应，NH4＋＋H2O NH3·H2O＋H＋，Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，消耗H＋促使平衡向正反应方向进行；②根据实验II，除得到氢气外，还有一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，此气体为NH3；③加入的是(NH4)2SO4，NH4＋的浓度与NH4Cl中NH4＋浓度相同，不同的是阴离子，因此得出结论是Cl－有利于Mg和铵盐溶液反应产生H2（或SO42－不利于Mg和铵盐溶液反应产生H2、溶液中阴离子的种类会影响Mg和铵盐溶液反应产生H2）；（3）②HCO3－在水中既有电离也有水解，HCO3－H＋＋CO32－，pH=8.2说明溶液显碱性，得到Mg2(OH)2CO3，当没有HCO3－，则H＋和Mg2＋反应的程度很小，实验设计为：向装有相同镁条的试管中加入2mLpH=8.2的NaOH溶液，观察反应现象；（4）A、根据实验I，利用Ag＋的氧化性较强，得到黑色固体，故A正确；B、四个实验中没有说明温度对实验的影响，故B错误；C、根据实验III，得到碱式碳酸镁，碱式碳酸镁不溶于水，故C正确；D、实验II和IV的对比，说明阴离子的影响，故D正确。