Question

9．某興趣小組根據鎂與沸水的反應推測鎂也能與飽和碳酸氫鈉溶液反應．資料顯示：鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應產生大量氣體和白色不溶物．該興趣小組設計了如下實驗方案驗證產物并探究反應原理．
實驗1：用砂紙擦去鎂條表面氧化膜，將其放人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，產生大量氣泡和白色不溶物，溶液由淺紅變紅．
（1）提出假設
該同學對反應中產生的白色不溶物作出如下假設：
假設1：可能為Mg（OH）₂．
假設2：可能為MgCO₃．
假設3：可能是堿式碳酸鎂[xMgCO₃•yMg（OH）₂]
（2）設計定性實驗確定產物并驗證猜測：

實驗序號	實驗	預期現象和結論
實驗Ⅱ	將實驗I中收集到的氣體點燃	能安靜燃燒、產生淡藍色火焰①該氣體為氫氣
實驗Ⅲ	取實驗I中的白色不溶物，洗滌，加入足量此空刪去②稀鹽酸	產生氣泡，沉淀全部溶解；白色不溶物可能含有MgCO3
實驗Ⅳ	取實驗I中的澄清液，向其中加入少量CaCl2溶液	產生白色沉淀；溶液中存在此空刪去③CO32-離子

（3）設計定量實驗確定實驗I的產物：稱取實驗Ⅰ中所得干燥、純凈的白色不溶物6.20g，充分加熱灼燒至不再產生氣體為止，并使分解產生的氣體全部進入裝置A（盛足量濃硫酸）和B（盛足量堿石灰）中．實驗前后裝置A增重0.36g，裝置B增重2.64g，則白色不溶物的化學式3MgCO₃•Mg（OH）₂或Mg₄（OH）₂（CO₃）₃．

Answer 1

分析 （1）依據猜測可知白色不溶物可能是Mg（OH）₂ 或MgCO₃或Mg（OH）₂ ，MgCO₃；
（2）依據實驗Ⅱ的現象分析，鎂條和碳酸氫鈉溶液迅速反應，產生大量氣泡和白色不溶物，可以說明鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應能生成一種無色氣體和一種白色不溶物；氣體安靜燃燒、產生淡藍色火焰，說明該氣體具有可燃性，再根據質量守恒定律反應前后元素種類不變分析出是氫氣；
依據實驗Ⅲ的推斷分析，加入一種試劑產生氣泡可知碳酸鹽與酸反應產生二氧化碳，所以加入的是酸，有氣泡產生，說明含有碳酸鎂；加入鹽酸沉淀碳酸鎂全部溶解；
依據實驗Ⅳ加入氯化鈣生成沉淀證明含有碳酸根離子；
（3）根據B中堿石灰質量的增加量就是生成的二氧化碳的質量，根據二氧化碳的質量計算出碳酸鎂的質量，剩余的就是氫氧化鎂的質量．

解答 解：（1）依據猜測可知白色不溶物可能是Mg（OH）₂ 或MgCO₃或Mg（OH）₂ ，MgCO₃，故答案為：Mg（OH）₂ ；
（2）迅速反應，產生大量氣泡和白色不溶物，可以說明鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應能生成一種無色氣體和一種白色不溶物；氣體安靜燃燒、產生淡藍色火焰，說明該氣體具有可燃性，再根據質量守恒定律反應前后元素種類不變，該氣體可能是氫氣或一氧化碳，如果測定是一氧化碳時，燃燒后需要用到澄清石灰水，所以該氣體是氫氣，；
依據實驗Ⅲ的推斷分析，加入一種試劑產生氣泡可知碳酸鹽與酸反應產生二氧化碳，所以加入的是酸，有氣泡產生，說明含有碳酸鎂；加入鹽酸沉淀碳酸鎂全部溶解；
依據實驗Ⅳ加入氯化鈣生成沉淀證明含有碳酸根離子，
故答案為：能安靜燃燒、產生淡藍色火焰，該氣體為氫氣；稀鹽酸；CO₃^2-；
（3）B中堿石灰質量的增加量就是生成的二氧化碳的質量，所以生成二氧化碳的質量為2.64g，設生成2.64g二氧化碳，需要碳酸鎂的質量為X則：
MgCO₃+2HCl═MgCl₂+H₂O+CO₂↑
84                                       44
X                                     2.64g
解得X=5.04g，所以含有氫氧化鎂質量為：6.20g-5.04g=1.16g；
碳酸鎂和氫氧化鎂物質的量之比為：$\frac{5.04g}{84g/mol}$：$\frac{1.16g}{58g/mol}$=0.06：0.02=3：1，白色不溶物的化學式為3MgCO₃•Mg（OH）₂或Mg₄（OH）₂（CO₃）₃
故答案為：3MgCO₃•Mg（OH）₂或Mg₄（OH）₂（CO₃）₃．

點評 本題難度中等，考查全面，從定性和定量兩個方面測定物質的種類，關鍵在于知道碳酸根離子與酸反應能產生二氧化碳，鎂和氫離子反應生成氫氣，掌握基礎是解題關鍵．