Question

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。某同學設計了如下實驗方案并驗證產物、探究反應原理。
（1）提出假設
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，產生大量氣泡和白色不溶物，溶液由淺紅變紅。
該同學對反應中產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）設計定性實驗確定產物并驗證猜測：

實驗序號	實驗	實驗現象	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	氣體成分為___?___
實驗Ⅲ	取實驗I中的白色不溶物，洗滌，加入足量    ?	?	白色不溶物可能含有MgCO3
實驗Ⅳ	取實驗I中的澄清液，向其中加入少量CaCl2稀溶液	產生白色沉淀	溶液中存在  ④ 離子

（3）為進一步確定實驗I的產物，設計定量實驗方案，如圖所示：

稱取實驗Ⅰ中所得干燥、純凈的白色不溶物22.6 g，充分加熱至不再產生氣體為止，并使分解產生的氣體全部進入裝置A和B中。實驗前后裝置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式                         。
（4）請結合化學用語和化學平衡移動原理解釋Mg和NaHCO₃溶液反應產生大量氣泡的原因_________。

Answer 1

（共9分）
（1）猜測1：Mg(OH)₂（1分）
（2）①氫氣 ；②稀鹽酸（合理均可）； 
③產生氣泡，沉淀全部溶解 ；④CO2- 3（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：HCO- 3H⁺ +CO2- 3、H₂OH⁺+OH^-；Mg和H⁺反應生成H₂和Mg²⁺，Mg²⁺跟OH^-、CO₃^2-生成難溶物Mg(OH)₂·2MgCO₃，則H⁺、OH^-、CO2- 3的濃度均降低，促使上述兩平衡均向右移動。故Mg和飽和NaHCO₃溶液反應產生大量氣體H₂。

試題分析：
（1）由題可知猜測為Mg(OH)₂
（2）①鎂與水反應生成氫氣。②檢測碳酸鹽一般加入鹽酸。③看是否有二氧化碳生成。④溶液中有CO₃^2-與Ca²⁺生成白色沉淀。
（3）根據題意可得關系式Mg(OH)₂~H₂O，MgCO₃~CO₂，n(H₂O)=1.8g/18g/mol=0.1mol，n(CO₂)=8.8g/44g/mol=0.2mol，可知為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：HCO- 3H⁺ +CO2- 3、H₂OH⁺+OH^-；Mg和H⁺反應生成H₂和Mg²⁺，Mg²⁺跟OH^-、CO₃^2-生成難溶物Mg(OH)₂·2MgCO₃，則H⁺、OH^-、CO2- 3的濃度均降低，促使上述兩平衡均向右移動。故Mg和飽和NaHCO₃溶液反應產生大量氣體H₂。