Question

16．資料顯示：鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體和白色不溶物．某同學(xué)設(shè)計了如下實驗方案，驗證反應(yīng)產(chǎn)物并探究發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式．
已知：①MgCO₃和Mg（OH）₂均為白色不溶物．
②MgCO₃和Mg（OH）₂均可跟鹽酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)．
③酚酞遇碳酸氫鈉溶液呈淺紅色，酚酞遇碳酸鈉溶液呈紅色．
④CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
（1）提出假設(shè)
實驗I：用砂紙擦去鎂條表面氧化膜，將其放入盛有適量滴有酚酞的飽和碳酸氫鈉溶液的試管中，迅速反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡和白色不溶物，溶液由淺紅變紅．
該同學(xué)對反應(yīng)中產(chǎn)生的白色不溶物做出如下猜測：
猜測1：白色不溶物可能是MgCO₃
猜測2：白色不溶物可能是Mg（OH）₂
猜測3：白色不溶物可能是MgCO₃和Mg（OH）₂的混合物．
（2）設(shè)計定性實驗確定產(chǎn)物并驗證猜測：

實驗序號	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
實驗Ⅱ	將實驗I中收集到的氣體點燃	能安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰	氣體為氫氣
實驗Ⅲ	①取實驗I中少量的白色懸濁液，過濾，洗滌干凈沉淀， 之后向沉淀中加入足量稀鹽酸	②產(chǎn)生氣泡，沉淀全部溶解	白色不溶物含有MgCO3
實驗Ⅳ	取實驗I中的澄清液，向其中加入少量CaCl2稀溶液	只有白色沉淀產(chǎn)生	③澄清液中一定含有的溶質(zhì)是Na2CO3（填化學(xué)式）

（3）為進(jìn)一步確定實驗I的產(chǎn)物，設(shè)計定量實驗方案，如圖所示：

已知：MgCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO₂↑
Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H₂O
堿石灰可以吸收二氧化碳和水蒸氣
①右圖所示實驗裝置D中堿石灰的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣被B中堿石灰吸收，造成實驗誤差．
②稱取實驗Ⅰ中所得干燥、純凈的白色不溶物22.6g，充分加熱至不再產(chǎn)生氣體為止，并使分解產(chǎn)生的氣體全部進(jìn)入裝置A和B中．實驗前后裝置A增重1.8g，裝置B增重8.8g，請分析數(shù)據(jù)并結(jié)合實驗Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的結(jié)論，補全鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：3MgMg+4NaHCO₃+2H₂O═2MgCO₃↓+Mg（OH）₂↓+3H₂↑+2Na₂CO₃．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)猜想可知，白色不溶物可能是氫氧化鎂，可能是碳酸鎂，也可能是碳酸鎂和氫氧化鎂的混合物進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)碳酸鎂不溶于水，溶于酸，會與酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，氯化鈣和碳酸鈉反應(yīng)會生成白色的碳酸鈣沉淀進(jìn)行分析；
（3）①根據(jù)B中堿石灰質(zhì)量的增加量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量，取用B不能直接與空氣接觸，為了防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入裝置B中，影響實驗結(jié)果，在B裝置的尾部連接一個吸收空氣中二氧化碳和水蒸氣的裝置進(jìn)行分析；
②根據(jù)B中堿石灰增加的質(zhì)量就是生成的二氧化碳，然后計算出碳酸鎂的質(zhì)量，剩余的固體就是氫氧化鎂的質(zhì)量，然后結(jié)合前面的驗證書寫化學(xué)方程式．

解答 解：（1）依據(jù)猜想可知，白色不溶于可能是氫氧化鎂，可能是碳酸鎂，也可能是碳酸鎂和氫氧化鎂的混合物，化學(xué)式為：MgCO₃和Mg（OH）₂的混合物；
（2）碳酸鎂不溶于水，溶于酸，會與酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，氯化鈣和碳酸鈉反應(yīng)會生成白色的碳酸鈣沉淀，所以

實驗序號	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
實驗Ⅱ	將實驗I中收集到的氣體點燃	能安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰	氣體為氫氣
實驗Ⅲ	①取實驗I中少量的白色懸濁液，過濾，洗滌干凈沉淀，之后向沉淀中加入足量稀鹽酸	②產(chǎn)生氣泡，沉淀全部溶解	白色不溶物含有MgCO3
實驗Ⅳ	取實驗I中的澄清液，向其中加入少量CaCl2稀溶液	只有白色沉淀產(chǎn)生	③澄清液中一定含有的溶質(zhì)是Na2CO3

（3）①B中堿石灰質(zhì)量的增加量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量，取用B不能直接與空氣接觸，為了防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入裝置B中，影響實驗結(jié)果，在B裝置的尾部連接一個吸收空氣中二氧化碳和水蒸氣的裝置，防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣被B中堿石灰吸收，造成實驗誤差；
②B中堿石灰增加的質(zhì)量就是生成的二氧化碳，所以生成的二氧化碳質(zhì)量就是8.8g，
設(shè)生成8.8g二氧化碳，需要碳酸鎂的質(zhì)量為x，
MgCO₃+2HCl=MgCl₂+H₂O+CO₂↑
84                    44
x                     8.8g
 $\frac{84}{x}$=$\frac{44}{8.8g}$
  x=16.8g
所以生成氫氧化鎂的質(zhì)量為：22.6g-16.8g=5.8g；
所以碳酸鈉和氫氧化鎂的物質(zhì)的量之比是：$\frac{16.8g}{84g/mol}$：$\frac{5.8g}{58g/mol}$=0.2：0.1=2：1，
所以鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鎂、氫氧化鎂、碳酸鈉、氫氣，化學(xué)方程式為：3Mg+4NaHCO₃+2H₂O═2MgCO₃↓+Mg（OH）₂↓+3H₂↑+2Na₂CO₃．
故答案為：（1）MgCO₃和Mg（OH）₂的混合物；
（2）①過濾，洗滌干凈沉淀，之后向沉淀中加入足量稀鹽酸；
②產(chǎn)生氣泡，沉淀全部溶解；
③Na₂CO₃；
（3）①防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣被B中堿石灰吸收，造成實驗誤差；
②3Mg+4NaHCO₃+2H₂O═2MgCO₃↓+Mg（OH）₂↓+3H₂↑+2Na₂CO₃．

點評 本題難度較大，考查全面，從定性和定量兩個方面確定物質(zhì)的種類，關(guān)鍵在于知道碳酸根離子與酸反應(yīng)能產(chǎn)生二氧化碳，鎂和氫離子反應(yīng)會生成氫氣等知識進(jìn)行分析．