Question

14．资料显示：镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物，某同学设计了如下实验方案，验证反应产物并探究发生反应的化学方程式．
已知：①MgCO₃和Mg（OH）₂均为白色不溶物．
②MgCO₃和Mg（OH）₂均可跟盐酸发生复分解反应．
③酚酞遇碳酸氢钠溶液呈浅红色，酚酞遇碳酸钠溶液呈红色．
④CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
（1）提出假设
实验1：用砂纸擦去镁条表面的氧化膜，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，溶液由浅红变为红．该同学对反应中产生的白色不溶物进行如下猜测：
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）设计定性实验确定产物并验证猜测：

实验序号	实验	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	气体为氢气
实验Ⅲ	①取实验Ⅰ中少量的白色悬浊液，过滤，洗涤干净沉淀，然后稀盐酸	②产生气泡，沉淀全部溶解	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	有白色沉淀产生	③澄清液中一定含有的溶质是Na2CO3（化学式）

（3）为进一步确定实验I的产物，设计定量实验方案，如图所示：

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如图所示实验装置D中碱石灰的作用是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．
②称取实验Ⅰ中所得干燥、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，可以证明猜想成立猜测3．

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	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	气体为氢气
实验Ⅲ	①取实验Ⅰ中少量的白色悬浊液，过滤，洗涤干净沉淀，然后 稀盐酸	②产生气泡，沉淀全部溶解	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	有白色沉淀产生	③澄清液中一定含有的溶质是 Na2CO3（化学式）

（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
则$\frac{84}{44}=\frac{x}{8.8g}$，解得x=16.8g．
所以生成氢氧化镁的质量为：22.6g-16.8g=5.8g；
则白色不溶物组成是MgCO₃和Mg（OH）₂，故可以证明猜想3成立．
故答案为：
（1）MgCO₃和Mg（OH）₂的混合物；（2）

实验序号	实验	实验现象	结论
实验Ⅱ
实验Ⅲ	稀盐酸	产生气泡，沉淀全部溶解
实验Ⅳ			Na2CO3

（3）①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．②猜测3．

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．