题目内容
某研究性学习小组做实验做实验时偶然发现，表面擦去氧化膜的镁片可与NaHCO3溶液反应产生大量气体大量气体和白色不溶物，该小组同学通过如下实验，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，将其放入盛适量滴有酚酞试液的饱和碳酸氢钠溶液的烧杯中，迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，溶液的浅红色加深．
Ⅰ．气体的检验
实验②：将实验①中收集到的气体点燃，发现气体安静燃烧，火焰呈淡蓝色，则气体为
（2）该小组同学对反应中产生的白色不溶物作出如下猜测：
猜测：1：白色不溶物可能为
猜测2：白色不溶物可能为MgCO3
猜测3：白色不溶物可能为碱式碳酸镁[yMg（OH）2?xMgCO3]
请设计一个实验检验固体是否含有MgCO3，写出实验操作，现象和结论：
（3）实验③：取实验①中的滤液，向其中加入少量CaCl2稀溶液，产生白色沉淀，溶液红色变浅，说明溶液中存在CO32-离子．
Ⅱ定量实验
（4）为进一步确定实验Ⅰ的白色不溶物成分，进行以下的实验，装置如图所示：
称取干燥、纯净的白色不溶物7.36g，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．实验后装置A增0.72g，装置B增重2.64g，白色不溶物的化学式：
（5）写出镁与饱和碳酸氢钠溶液反应的化学方程式
Ⅲ．反应原理分析
（6）NaHCO3溶液中存在如下电离平衡：H2O?H++OH-，HCO3-?H++CO32-
请从平衡移动角度分析实验①产生大量气体和白色不溶物的原因：
考点：探究化学反应机理
专题：实验设计题
分析：（1）根据“气体安静燃烧，火焰呈淡蓝色”及质量守恒确定确定该气体的名称；
（2）依据猜测可知白色不溶物可能是Mg（OH）2或MgCO3或Mg（OH）2，MgCO3；
（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，据此计算出白色不溶物的化学式；
（5）根据分析、计算可知，镁与碳酸氢钠溶液反应生成2Mg（OH）2?3MgCO3、碳酸钠和氢气，据此写出反应的化学方程式；
（6）依据碳酸氢钠溶液中存在碳酸氢根离子电离和水的电离平衡，镁和氢离子反应促进电离平衡正向进行，镁离子和氢氧根离子和碳酸根离子形成沉淀分析．
（2）依据猜测可知白色不溶物可能是Mg（OH）2或MgCO3或Mg（OH）2，MgCO3；
（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，据此计算出白色不溶物的化学式；
（5）根据分析、计算可知，镁与碳酸氢钠溶液反应生成2Mg（OH）2?3MgCO3、碳酸钠和氢气，据此写出反应的化学方程式；
（6）依据碳酸氢钠溶液中存在碳酸氢根离子电离和水的电离平衡，镁和氢离子反应促进电离平衡正向进行，镁离子和氢氧根离子和碳酸根离子形成沉淀分析．
解答：
解：（1）将实验①中收集到的气体点燃，发现气体安静燃烧，火焰呈淡蓝色，说明气体具有可燃性，再根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变可分析出该气体为氢气，
故答案为：氢气；
（2）根据质量守恒和物质的溶解性可知，白色不溶物可能是Mg（OH）2或MgCO3或Mg（OH）2与MgCO3的混合物，则：猜测1：白色不溶物可能为Mg（OH）2；猜测2：白色不溶物可能为MgCO3；猜测3：白色不溶物可能为碱式碳酸镁[yMg（OH）2?xMgCO3]；
根据碳酸盐的性质，若有气泡产生，则含有MgCO3，所以检验是否含有MgCO3的方法为：取少许实验①固体，加足量稀盐酸，若有气泡产生，则含有MgCO3，反之，则无，
故答案为：Mg（OH）2；取少许实验①固体，加足量稀盐酸，若有气泡产生，则含有MgCO3，反之，则无；
（4）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，设碳酸镁的质量为x，则：
MgCO3+2HCl═MgCl2+H2O+CO2↑
84 44
x 2.64g
x=
=5.04g，
所以氢氧化镁的质量为：7.36g-5.04g=2.32g，
氢氧化镁与碳酸镁的物质的量之比为：
：
=0.4mol：0.6mol=2：3，
则白色不溶物的化学式为：2Mg（OH）2?3MgCO3或Mg5（OH）4（CO3）3，
故答案为：2Mg（OH）2?3MgCO3或Mg5（OH）4（CO3）3；
（5）根据以上分析可知，镁与饱和碳酸氢钠溶液反应生成2Mg（OH）2?3MgCO3沉淀、Na2CO3和H2，反应的化学方程式为：5Mg+6NaHCO3+4H2O=2Mg（OH）2?3MgCO3↓+3Na2CO3+5H2↑，
故答案为：5Mg+6NaHCO3+4H2O=2Mg（OH）2?3MgCO3↓+3Na2CO3+5H2↑；
（6）NaHCO3溶液中存在平衡，HCO3-?H++CO32-、H2O?H++OH-，Mg和H+反应生成氢气和镁离子，镁离子和氢氧根离子、碳酸根离子反应生成难溶物Mg（OH）2?2MgCO3，则H+、OH-、CO32-的浓度均减小，促使上述两平衡均向右进行，
故答案为：Mg和H+反应生成氢气和镁离子，镁离子和氢氧根离子、碳酸根离子反应生成难溶物2Mg（OH）2?3MgCO3，则H+、OH-、CO32-的浓度均减小，促使上述两平衡均向右进行，实验Mg和饱和碳酸氢钠溶液产生大量气体和白色不溶物．
故答案为：氢气；
（2）根据质量守恒和物质的溶解性可知，白色不溶物可能是Mg（OH）2或MgCO3或Mg（OH）2与MgCO3的混合物，则：猜测1：白色不溶物可能为Mg（OH）2；猜测2：白色不溶物可能为MgCO3；猜测3：白色不溶物可能为碱式碳酸镁[yMg（OH）2?xMgCO3]；
根据碳酸盐的性质，若有气泡产生，则含有MgCO3，所以检验是否含有MgCO3的方法为：取少许实验①固体，加足量稀盐酸，若有气泡产生，则含有MgCO3，反之，则无，
故答案为：Mg（OH）2；取少许实验①固体，加足量稀盐酸，若有气泡产生，则含有MgCO3，反之，则无；
（4）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，设碳酸镁的质量为x，则：
MgCO3+2HCl═MgCl2+H2O+CO2↑
84 44
x 2.64g
x=
| 2.64g×84 |
| 44 |
所以氢氧化镁的质量为：7.36g-5.04g=2.32g，
氢氧化镁与碳酸镁的物质的量之比为：
| 2.32g |
| 58g/mol |
| 5.04g |
| 84g/mol |
则白色不溶物的化学式为：2Mg（OH）2?3MgCO3或Mg5（OH）4（CO3）3，
故答案为：2Mg（OH）2?3MgCO3或Mg5（OH）4（CO3）3；
（5）根据以上分析可知，镁与饱和碳酸氢钠溶液反应生成2Mg（OH）2?3MgCO3沉淀、Na2CO3和H2，反应的化学方程式为：5Mg+6NaHCO3+4H2O=2Mg（OH）2?3MgCO3↓+3Na2CO3+5H2↑，
故答案为：5Mg+6NaHCO3+4H2O=2Mg（OH）2?3MgCO3↓+3Na2CO3+5H2↑；
（6）NaHCO3溶液中存在平衡，HCO3-?H++CO32-、H2O?H++OH-，Mg和H+反应生成氢气和镁离子，镁离子和氢氧根离子、碳酸根离子反应生成难溶物Mg（OH）2?2MgCO3，则H+、OH-、CO32-的浓度均减小，促使上述两平衡均向右进行，
故答案为：Mg和H+反应生成氢气和镁离子，镁离子和氢氧根离子、碳酸根离子反应生成难溶物2Mg（OH）2?3MgCO3，则H+、OH-、CO32-的浓度均减小，促使上述两平衡均向右进行，实验Mg和饱和碳酸氢钠溶液产生大量气体和白色不溶物．
点评：本题考查了探究物质组成、测量物质的含量的方法，题目难度较大，试题涉及的内容较多、综合性较强，注意掌握探究物质组成、测量物质含量的方法，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．
练习册系列答案
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根据上述实验，以下说法正确的是（ ）
根据上述实验，以下说法正确的是（ ）
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②
③
既能与稀硫酸反应，又能与NaOH溶液反应的是（ ）
①Al ②Al2O3 ③Al（OH）3 ④NaHCO3．
①Al ②Al2O3 ③Al（OH）3 ④NaHCO3．
| A、①②③ | B、②③ |
| C、②④ | D、①②③④ |