Question

（16分）資料顯示：鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應產生大量氣體并生成白色不溶物
（1）提出假設
猜想①：白色不溶物可能為___
猜想②：白色不溶物可能為MgCO₃
猜想③：白色不溶物可能是堿式碳酸鎂
（2）定性實驗

（3）定量實驗：
稱取實驗I中所得干燥、純凈的白色不溶物14．2 g,充分加熱至不在產生氣體為止，并使分解
產生的氣體全部通入如下裝置中：

①實驗測得裝置A增重1．8 g,裝置B增重4．4 g,則白色不溶物的化學式為_____
②裝置C的作用為____，若移除裝置C會導致的值___（填“偏大”、“偏小”或“不變”
（4）探究原理
①請結合化學用語和化學平衡移動原理解釋Mg與飽和NaHC0₃溶液反應產生大量氣泡和白
色不溶物的原因：_______
②25⁰C時，測得Mg與飽和NaHC0₃溶液反應所得混合體系的pH為10,則該體系中
為（已知

Answer 1

（16分）
（1）Mg(OH)₂（1分）
（2）①氫氣（1分） ②沉淀溶解，產生氣泡（2分）
③取實驗I中的澄清溶液少許于試管中，加入少量CaCl₂溶液（2分）
（3）①MgCO₃?Mg(OH)₂[或Mg(OH)₂?MgCO₃或Mg₂(OH)₂CO3]（2分）
②防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置B引起實驗誤差（2分）
偏大（1分）
（4）①NaHCO₃溶液中存在平衡：HCO₃?H⁺+CO₃²?；H₂OH⁺+OH?，Mg和H⁺反應生成H₂和Mg²⁺，使上述兩平衡向右移動，c(CO₃²?)、c(OH?)均增大，Mg²⁺跟OH?、CO₃²?反應生成難溶物Mg(OH)₂?MgCO₃（3分）
② 3．8×10^-3mol?L?¹（2分）

試題分析：（1）對比猜想②③，可知猜想①白色不溶物可能為Mg(OH)₂．
（2）①氣體能安靜的燃燒，產生淡藍色火焰，所以該氣體為H₂。
②結論為白色不溶物中含有MgCO₃，所以加入足量稀鹽酸，實驗現象為：沉淀溶解，產生氣泡。
③證明溶液中含有CO₃²?，所以現象為產生白色沉淀，所以實驗操作為：取實驗I中的澄清溶液少許于試管中，加入少量CaCl₂溶液。
（3）①裝置A增重1．8 g，生成了H₂O為0．1mol，裝置B增重4．4 g，生成CO₂的物質的量為0．1mol，則白色不容物含有等物質的量的Mg(OH)₂和MgCO₃，所以白色不溶物的化學式為：MgCO₃?Mg(OH)₂[或Mg(OH)₂?MgCO₃或Mg₂(OH)₂CO3]
②裝置C中含有堿石灰，能吸收水分和CO₂，所以其作用為防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置B引起實驗誤差；若移除裝置C外界，空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置B，而裝置B增加的質量為產生的CO₂的質量，所以造成測量的MgCO₃的質量增大，導致的值偏大。
（4）①NaHCO₃溶液中存在兩個電離平衡：HCO₃?H⁺+CO₃²?；H₂OH⁺+OH?，加入Mg后，Mg和H⁺反應生成H₂和Mg²⁺，使上述兩平衡向右移動，c(CO₃²?)、c(OH?)均增大，Mg²⁺跟OH?、CO₃²?反應生成難溶物Mg(OH)₂?MgCO₃。
②pH為10，則c(OH?)=10^-4mol?L?¹，c(Mg²⁺)=K_sp[Mg(OH)₂]÷c²(OH?)=1．8×10^-11÷(10^-4)²=1．8×10^-3,c(CO₃²?)=" K" _sp[MgCO₃]÷c(Mg²⁺)=6．8×10^-6÷(1．8×10^-3)= 3．8×10^-3mol?L?¹_sp的計算。