Question

14．某课外小组的同学把饱和碳酸氢钠溶液误当成稀硫酸，加到盛有镁条的试管中，镁条完全溶解，有无色气体和白色不溶物生成．于是产生疑问：产生的气体和白色不溶物是什么物质？在老师的帮助下，他们进行了如下探究．
探究一：产生的无色气体是什么物质？

实验序号	实验操作	实验现象	解释及结论
实验I	用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛有适量饱和碳酸氢钠溶液的试管中	迅速反应，产生大量气体M和白色不溶物N	/
实验Ⅱ	将气体M点燃，并在火焰上方罩一干、冷的小烧杯	气体安静燃烧、产生淡蓝色火焰，烧杯内壁有水雾出现．	该气体M是H2，燃烧的化学方程式为 2H2+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H2O．

探究二：产生的白色不溶物N是什么物质？
【查阅资料】
1．碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物．
2．MgCO₃、Mg（OH）₂加热易分解，分别生成两种氧化物．
【猜想与假设】
①N可能为Mg（OH）₂；②N可能为MgCO₃；③N可能是Mg（OH）₂和MgCO₃的混合物．
实验Ⅲ：
（1）取白色不溶物N适量，加入足量的稀盐酸溶液，观察到固体N全部溶解，产生无色气泡，则白色固体N中一定含有碳酸镁．
（2）称取干燥、纯净的白色不溶物N适量，充分加热至不再产生气体，并将气体全部通入如图装置中（假设每一步骤均进行完全）．
（3）实验数据

	装置A的质量	装置B的质量
通入气体前	292.4g	198.2g
通入气体后	294.2g	207.0g

（4）实验分析
①装置B的作用为吸收生成的二氧化碳，装置C的作用为防止空气中的二氧化碳进入B．
②若上述该白色不溶物N的组成用xMg（OH）₂•yMgCO₃表示，则x：y=1：2．

Answer 1

分析 实验Ⅱ：迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，可以说明镁与饱和碳酸氢钠溶液反应能生成一种无色气体和一种白色不溶物；气体安静燃烧、产生淡蓝色火焰，说明该气体具有可燃性，再根据质量守恒定律反应前后元素种类不变分析出是氢气，再根据方程式的写法写出方程式；
[猜想与假设]根据题中信息进行猜想解答；
实验Ⅲ：（1）加入一种试剂产生气泡可知碳酸盐与酸反应产生二氧化碳，所以加入的是酸，有气泡产生，说明含有碳酸镁；
（4）根据B中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算出碳酸镁的质量，剩余的就是氢氧化镁的质量；

解答 解：
实验Ⅱ：迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，可以说明镁与饱和碳酸氢钠溶液反应能生成一种无色气体和一种白色不溶物；气体安静燃烧、产生淡蓝色火焰，说明该气体具有可燃性，再根据质量守恒定律反应前后元素种类不变，该气体可能是氢气或一氧化碳，如果测定是一氧化碳时，燃烧后需要用到澄清石灰水，所以该气体是氢气；氢气燃烧的反应物是氢气和氧气，生成物是水，反应条件是点燃，所以方程式是：2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O；
[猜想与假设]（1）N可能为Mg（OH）₂
（2）N可能为MgCO₃
（3）N可能是Mg（OH）₂ 和MgCO₃的混合物；
实验Ⅲ：（1）加入一种试剂产生气泡可知碳酸盐与酸反应产生二氧化碳，所以加入的是稀盐酸（或稀硫酸），有气泡产生，说明含有碳酸镁；
（4）①装置B的作用为吸收生成的二氧化碳；装置C的作用为防止空气中的二氧化碳进入B；
②氢氧化镁受热分解为水和氧化镁；A增重的质量即为生成水的质量，生成水的质量=294.2g-292.4g=1.8g
设生成1.8g水需要氢氧化镁的质量为x
Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H₂O
58             18
x              1.8g
$\frac{58}{x}=\frac{18}{1.8g}$
x=5.8g
B中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，所以生成二氧化碳的质量为207.0g-198.2g=8.8g，设生成8.8g二氧化碳，需要碳酸镁的质量为y则：
MgCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO₂↑
84            44
y            8.8g
$\frac{84}{y}=\frac{44}{8.8g}$
x=16.8g
因此Mg （OH）₂ 与MgCO₃的质量比为5.8g：16.8g=29：84；该白色不溶物质N的组成用xMg （OH）₂•yMgCO₃表示，则x：y=$\frac{29}{58}：\frac{84}{84}$=1：2．
答案：
实验Ⅱ：
H₂； 2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O；
探究二：②Mg（OH）₂ 和MgCO₃的混合物；
实验Ⅲ：（1）稀盐酸； 碳酸镁；
（4）①吸收生成的二氧化碳； 防止空气中的二氧化碳进入B；
②1：2

点评 本题难度较大，考查全面，从定性和定量两个方面测定物质的种类，关键在于知道碳酸根离子与酸反应能产生二氧化碳．关键在于知道氢氧化镁加热分解为水．