Question

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(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案并驗(yàn)證產(chǎn)物、探究反應(yīng)原理。
（1）提出假設(shè)
實(shí)驗(yàn)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：白色不溶物可能為                。
猜測2：白色不溶物可能為MgCO₃。
猜測3：白色不溶物可能是堿式碳酸鎂[xMgCO₃·yMg(OH)₂]。
（2）設(shè)計(jì)定性實(shí)驗(yàn)確定產(chǎn)物并驗(yàn)證猜測：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	實(shí)驗(yàn)	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
實(shí)驗(yàn)Ⅱ	將實(shí)驗(yàn)I中收集到的氣體點(diǎn)燃	能安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰	氣體成分為 _? _
實(shí)驗(yàn)Ⅲ	取實(shí)驗(yàn)I中的白色不溶物，洗滌， 加入足量?	?	白色不溶物可能含有MgCO3
實(shí)驗(yàn)Ⅳ	取實(shí)驗(yàn)I中的澄清液，向其中加入少量CaCl2稀溶液	產(chǎn)生白色沉淀	溶液中存在 ④        離子

 
（3）為進(jìn)一步確定實(shí)驗(yàn)I的產(chǎn)物，設(shè)計(jì)定量實(shí)驗(yàn)方案，如圖所示：

稱取實(shí)驗(yàn)Ⅰ中所得干燥、純凈的白色不溶物22.6 g，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(shí)驗(yàn)前后裝置A增重1.8 g，裝置B增重8.8 g，試確定白色不溶物的化學(xué)式                    。
（4）用必要的語言文字?jǐn)⑹霾⒔Y(jié)合方程式說明為什么碳酸氫鈉溶液能和鎂反應(yīng)生成氫氣？

Answer 1

（1）猜測1：Mg(OH)₂（2分） （2）①氫氣  ②稀鹽酸（合理均可）  ③ 產(chǎn)生氣泡，沉淀全部溶解   ④CO₃^2-（各1分）（3） 2MgCO₃·Mg(OH)₂ 或 Mg(OH)₂·2MgCO₃ 或   Mg₃(OH)₂(CO₃)₂      
（4）NaHCO₃溶液中存在如下平衡：HCO₃^-H⁺ +CO₃^2-、H₂OH⁺+OH^-；Mg和H⁺反應(yīng)生成H₂和Mg²⁺，Mg²⁺跟OH^-、CO₃^2-生成難溶物Mg(OH)₂·2MgCO₃，則H⁺、OH^-、CO₃^2-的濃度均降低，促使上述兩平衡均向右移動(dòng)。故Mg和飽和NaHCO₃溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體H₂。

解析試題分析：（1）根據(jù)猜測2和3可判斷，猜測1應(yīng)該是白色不溶物可能為Mg(OH)₂。
（2）①能安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，這說明該氣體應(yīng)該是氫氣。
②碳酸鎂能溶于酸中放出CO₂氣體，所以可以通過檢驗(yàn)CO₂來驗(yàn)證是否含有碳酸鎂，即試劑②可以是稀鹽酸。如果產(chǎn)生氣泡，沉淀全部溶解，則說明只含有的是碳酸鎂。
③如果取實(shí)驗(yàn)I中的澄清液，向其中加入少量CaCl₂稀溶液，能產(chǎn)生白色沉淀，這說明該白色沉淀應(yīng)該是碳酸鈣，即溶液中含有CO₃^2-。
（3）A中含有濃硫酸，吸收的是水蒸氣，即水蒸氣的質(zhì)量是1.8g，物質(zhì)的量是0.1mol。堿石灰吸收的是CO₂，即CO₂的質(zhì)量是8.8g，物質(zhì)的量是0.2mol，這說明該白色沉淀是氫氧化鎂和碳酸鎂餓混合物，且二者的物質(zhì)的量之比是1:2，則化學(xué)式為2MgCO₃·Mg(OH)₂ 或 Mg(OH)₂·2MgCO₃或Mg₃(OH)₂(CO₃)₂。
（4）NaHCO₃溶液中存在如下平衡：HCO₃^-H⁺ +CO₃^2-、H₂OH⁺+OH^-；Mg和H⁺反應(yīng)生成H₂和Mg²⁺，Mg²⁺跟OH^-、CO₃^2-生成難溶物Mg(OH)₂·2MgCO₃，則H⁺、OH^-、CO₃^2-的濃度均降低，促使上述兩平衡均向右移動(dòng)。故Mg和飽和NaHCO₃溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體H₂。
考點(diǎn)：考查鎂和飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究
點(diǎn)評：該題是高考中的常見題型，試題綜合性強(qiáng)，對學(xué)生的思維能力要求高。該題以探究鎂和飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)為載體，重點(diǎn)考查學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、實(shí)驗(yàn)分析與評價(jià)、定量計(jì)算等，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和規(guī)范的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。該類試題綜合性強(qiáng)，理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題，聯(lián)系所學(xué)過的知識(shí)和技能，進(jìn)行知識(shí)的類比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論。