Question

2．某学习小组探究Mg与NaHCO₃溶液反应的机理，做了如下探究．
实验一：

	实验A	实验B
操作	在注射器中加入过量镁片（擦去表面氧化膜），吸入15mL饱和NaHCO3溶液．	在注射器中加入过量镁片（擦去表面氧化膜），吸入15mL蒸馏水．
现象	有气体产生，20min后注射器内壁和底部产生大量白色沉淀	缓慢产生气体

（1）实验B的目的是与实验A做对照，排除水的干扰
（2）用化学用语表示NaHCO₃溶于水所发生的所有变化NaHCO₃=Na⁺+HCO₃^-、HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-．
（3）写出Mg与H₂O反应方程式Mg+2H₂O=Mg（OH）₂+H₂↑
实验二：

（4）根据氧化还原规律，实验A和B产生的气体中必然有H₂（填分子式）
实验三：
分别取少量实验A和B的上层清液于两支试管中，各加入2滴BaCl₂溶液，A中立即产生白色沉淀，B中无明显现象．
（5）实验三说明Mg与NaHCO₃溶液反应产生了CO₃^2-（填离子符号）．用平衡移动原理解释产生该离子的原因：溶液中存在平衡HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，加入镁与H⁺反应，使c（H⁺）减少，平衡正移，产生CO₃^2-．
实验四：
对A中白色沉淀的成分，同学们提出了如下假设：
Ⅰ．Mg（OH）₂ Ⅱ．MgCO₃Ⅲ．碱式碳酸镁
将A中白色沉淀过滤、洗涤后，取0.1mol加入1mol/L盐酸800mL恰好完全反应，产生标况下的CO₂气体6.72L．
（6）填写上述假设．Mg（OH）₂、MgCO₃（填两个既得分）
（7）白色沉淀的主要成分为Mg（OH）₂ •3MgCO₃．
（8）综上所述，Mg与NaHCO₃溶液反应的产物有Na₂CO₃、H₂、CO₂、Mg（OH）₂•3MgCO₃．（填写化学式）

Answer 1

分析 （1）本实验探究Mg与碳酸氢钠的反应，实验A加入碳酸氢钠水溶液，故为了排除其中水的干扰，设置实验B，加入等体积的水，与A对照；
（2）碳酸氢钠为强电解质，溶于水电离出碳酸氢根离子与钠离子，碳酸氢根离子在水中电离和水解；
（3）由实验B知：Mg与水缓慢反应生成氢氧化镁和氢气；
（4）Mg反应生成镁离子，氧化还原反应中，化合价有升有降，则降价的是氢元素，生成氢气；
（5）溶液中存在平衡HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，加入镁与H⁺反应，使c（H⁺）减少，平衡正移，产生CO₃^2-；滴BaCl₂溶液，产生白色沉淀；
（6）根据物质白色不溶物可能是Mg（OH）₂ 或MgCO₃或Mg（OH）₂ ，MgCO₃；
（7）根据生成的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；
（8）根据分析、计算可知，镁与碳酸氢钠溶液反应生成Mg（OH）₂•2MgCO₃、碳酸钠和氢气，据此写出反应的化学方程式．

解答 解：（1）本实验探究Mg与碳酸氢钠的反应，实验A加入碳酸氢钠水溶液，故为了排除其中水的干扰，设置实验B，加入等体积的水，与A对照；
故答案为：与实验A做对照，排除水的干扰；
（2）NaHCO₃溶于水所发生的变化有：电离：NaHCO₃=Na⁺+HCO₃^-，碳酸氢根离子为碳酸的酸根离子，继续电离和水解：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
故答案为：NaHCO₃=Na⁺+HCO₃^-；HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（3）Mg与H₂O反应方程式为：Mg+2H₂O=Mg（OH）₂+H₂↑；
故答案为：Mg+2H₂O=Mg（OH）₂+H₂↑；
（4）根据实验二的现象，A中生成的气体有氢气，二氧化碳，B中的气体为氢气，Mg参与反应生成镁离子，化合价升高，则还应有化合价降低的元素，为氢元素，降低到0价，生成氢气，实验A和B产生的气体中必然有氢气；
故答案为：H₂；
（5）分别取少量实验A和B的上层清液于两支试管中，各加入2滴BaCl₂溶液，A中立即产生白色沉淀，该沉淀为碳酸钡，故含有CO₃^2-，原因是：溶液中存在平衡HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，加入镁与H⁺反应，使c（H⁺）减少，平衡正移，产生CO₃^2-；
故答案为：CO₃^2-；溶液中存在平衡HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，加入镁与H⁺反应，使c（H⁺）减少，平衡正移，产生CO₃^2-；
（6）根据物质白色不溶物可能是Mg（OH）₂ 或MgCO₃或Mg（OH）₂ •MgCO₃；
故答案为：Mg（OH）₂ 或MgCO₃或碱式碳酸镁；
（7）将A中白色沉淀过滤、洗涤后，取0.1mol加入1mol/L盐酸800mL恰好完全反应，n（H⁺）=0.8mol，产生标况下的CO₂气体6.72L，物质的量为：6.72L÷22.4L/mol=0.3mol，说明沉淀中有碳酸根离子0.3mol，0.3mol二氧化碳的生成需要氢离子0.6mol，则剩余0.2mol的氢离子的消耗应为氢氧化镁，含有的氢氧根离子为0.1mol，故沉淀为Mg（OH）₂ •3MgCO₃；
故答案为：Mg（OH）₂ •3MgCO₃；
（8）根据以上分析可知，镁与饱和碳酸氢钠溶液反应生成Mg（OH）₂•3MgCO₃沉淀、CO₂、Na₂CO₃和H₂；
故答案为：Na₂CO₃、H₂、CO₂、Mg（OH）₂•3MgCO₃．

点评 本题考查了镁与碳酸氢钠的反应，涉及盐类的水解，物质的性质，实验现象，物质组成的推断等知识点，侧重于对实验的分析和，要求学生基础知识的掌握要扎实，同时灵活分析，题目难度较大．