Question

5．资料显示：镁与饱和碳酸氢钠溶液反应会产生大量气体和白色不溶物．某同学设计了如下实验方案，探究分析反应的产物．
查阅资料知：①MgCO₃和Mg（OH）₂均为白色不溶物．
②酚酞遇碳酸氢钠溶液呈浅红色，酚酞遇碳酸钠溶液呈红色．
（1）提出假设：
实验I：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中，迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，溶液由浅红色变成了红色．
该同学对反应中产生的白色不溶物做出如下猜测：
猜测1：白色不溶物可能是MgCO₃
猜测2：白色不溶物可能是Mg（OH）₂
猜测3：白色不溶物可能是MgCO₃和Mg（OH）₂．
（2）设计实验确定产物并验证猜测：

实验序号	实验操作	实验现象	结论
实验Ⅱ	将实验I中收集到的气体点燃	能安静燃烧、产生淡蓝色火焰	气体为H2
实验Ⅲ	取实验I中少量的白色不溶物，加入足量的稀盐酸	产生大量气泡	白色不溶物含有MgCO3
实验Ⅳ	取实验I中的澄清液，向其中加入少量CaCl2稀溶液	产生白色沉淀	澄清液中含有的溶质是碳酸钠（Na2CO3）

（3）为进一步确定实验I的反应产物，又设计了如下实验方案（如图）．
已知：MgCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO₂↑
Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H₂O
碱石灰可以吸收二氧化碳和水蒸气
①如图所示的实验装置C中碱石灰的作用是阻止空气中二氧化碳和水进入B中．
②称取实验Ⅰ中所得的干燥纯净的白色不溶物22.6g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置A和B中．实验前后装置A增重1.8g，装置B增重8.8g，请分析数据并结合实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的结论，该白色不溶物除含碳酸镁外还含有氢氧化镁Mg（OH）₂，它们的质量比为84：29．

Answer 1

分析 （1）根据猜想可知，白色不溶物可能是氢氧化镁，可能是碳酸镁，也可能是碳酸镁和氢氧化镁的混合物进行分析；
（2）根据碳酸镁不溶于水，溶于酸，会与酸反应生成二氧化碳气体，氯化钙和碳酸钠反应会生成白色的碳酸钙沉淀进行分析；
（3）①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，取用B不能直接与空气接触，为了防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置B中，影响实验结果，在B装置的尾部连接一个吸收空气中二氧化碳和水蒸气的装置进行分析；
②根据B中碱石灰增加的质量就是生成的二氧化碳，然后计算出碳酸镁的质量，剩余的固体就是氢氧化镁的质量，然后结合前面的验证书写化学方程式．

解答 解：（1）依据猜想可知，白色不溶于可能是氢氧化镁，可能是碳酸镁，也可能是碳酸镁和氢氧化镁的混合物，化学式为：MgCO₃和Mg（OH）₂的混合物；
（2）碳酸镁不溶于水，溶于酸，会与酸反应生成二氧化碳气体，氯化钙和碳酸钠反应会生成白色的碳酸钙沉淀，所以

实验序号	实验操作	实验现象	结论
实验Ⅱ	将实验I中收集到的气体点燃	能安静燃烧、产生淡蓝色火焰	气体为H2
实验Ⅲ	取实验I中少量的白色不溶物，加入足量的 稀盐酸	产生大量气泡	白色不溶物含有MgCO3
实验Ⅳ	取实验I中的澄清液，向其中加入少量CaCl2稀溶液	产生白色沉淀	澄清液中含有的溶质是 碳酸钠（Na2CO3）

（3）①B中碱石灰质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，取用B不能直接与空气接触，为了防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置B中，影响实验结果，在B装置的尾部连接一个吸收空气中二氧化碳和水蒸气的装置，防止空气中的二氧化碳和水蒸气被B中碱石灰吸收，造成实验误差；
②B中碱石灰增加的质量就是生成的二氧化碳，所以生成的二氧化碳质量就是8.8g，
设生成8.8g二氧化碳，需要碳酸镁的质量为x，
MgCO₃+2HCl=MgCl₂+H₂O+CO₂↑
84                    44
x                     8.8g
 $\frac{84}{x}=\frac{44}{8.8g}$
  x=16.8g
所以生成氢氧化镁的质量为：22.6g-16.8g=5.8g
它们的质量比为：16.8g：5.8g=84：29．
答案：
（1）MgCO₃和Mg（OH）₂；
（2）稀盐酸； 产生大量气泡；碳酸钠（Na₂CO₃）；
（3）①阻止空气中二氧化碳和水进入B中；②氢氧化镁Mg（OH）₂；84：29

点评 本题难度较大，考查全面，从定性和定量两个方面确定物质的种类，关键在于知道碳酸根离子与酸反应能产生二氧化碳，镁和氢离子反应会生成氢气等知识进行分析．