Question

9．某兴趣小组根据镁与沸水的反应推测镁也能与饱和碳酸氢钠溶液反应．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．该兴趣小组设计了如下实验方案验证产物并探究反应原理．
实验1：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放人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，溶液由浅红变红．
（1）提出假设
该同学对反应中产生的白色不溶物作出如下假设：
假设1：可能为Mg（OH）₂．
假设2：可能为MgCO₃．
假设3：可能是碱式碳酸镁[xMgCO₃•yMg（OH）₂]
（2）设计定性实验确定产物并验证猜测：

实验序号	实验	预期现象和结论
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①该气体为氢气
实验Ⅲ	取实验I中的白色不溶物，洗涤，加入足量此空删去②稀盐酸	产生气泡，沉淀全部溶解；白色不溶物可能含有MgCO3
实验Ⅳ	取实验I中的澄清液，向其中加入少量CaCl2溶液	产生白色沉淀；溶液中存在此空删去③CO32-离子

（3）设计定量实验确定实验I的产物：称取实验Ⅰ中所得干燥、纯净的白色不溶物6.20g，充分加热灼烧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（盛足量浓硫酸）和B（盛足量碱石灰）中．实验前后装置A增重0.36g，装置B增重2.64g，则白色不溶物的化学式3MgCO₃•Mg（OH）₂或Mg₄（OH）₂（CO₃）₃．

Answer 1

分析 （1）依据猜测可知白色不溶物可能是Mg（OH）₂ 或MgCO₃或Mg（OH）₂ ，MgCO₃；
（2）依据实验Ⅱ的现象分析，镁条和碳酸氢钠溶液迅速反应，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；
依据实验Ⅲ的推断分析，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；加入盐酸沉淀碳酸镁全部溶解；
依据实验Ⅳ加入氯化钙生成沉淀证明含有碳酸根离子；
（3）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：（1）依据猜测可知白色不溶物可能是Mg（OH）₂ 或MgCO₃或Mg（OH）₂ ，MgCO₃，故答案为：Mg（OH）₂ ；
（2）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，；
依据实验Ⅲ的推断分析，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；加入盐酸沉淀碳酸镁全部溶解；
依据实验Ⅳ加入氯化钙生成沉淀证明含有碳酸根离子，
故答案为：能安静燃烧、产生淡蓝色火焰，该气体为氢气；稀盐酸；CO₃^2-；
（3）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2.64g，设生成2.64g二氧化碳，需要碳酸镁的质量为X则：
MgCO₃+2HCl═MgCl₂+H₂O+CO₂↑
84                                       44
X                                     2.64g
解得X=5.04g，所以含有氢氧化镁质量为：6.20g-5.04g=1.16g；
碳酸镁和氢氧化镁物质的量之比为：$\frac{5.04g}{84g/mol}$：$\frac{1.16g}{58g/mol}$=0.06：0.02=3：1，白色不溶物的化学式为3MgCO₃•Mg（OH）₂或Mg₄（OH）₂（CO₃）₃
故答案为：3MgCO₃•Mg（OH）₂或Mg₄（OH）₂（CO₃）₃．

点评 本题难度中等，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，镁和氢离子反应生成氢气，掌握基础是解题关键．