资料显示:镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体并生成白色不溶物(1)提出假设猜想①:白色不溶物可能为猜想②:白色不溶物可能为MgCO3猜想③:白色不溶物可能是碱式碳酸镁[xMgCO3?yMg(OH)2](2)定性实验实验序号实验实验现象结论实验Ⅰ 取一小段镁条.用砂纸擦去表面氧化膜.将其放入含有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液中.过滤产生大量气泡和� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

资料显示：镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体并生成白色不溶物
（1）提出假设
猜想①：白色不溶物可能为

猜想②：白色不溶物可能为MgCO₃
猜想③：白色不溶物可能是碱式碳酸镁[xMgCO₃?yMg（OH）₂]
（2）定性实验

实验序号	实验	实验现象	结论
实验Ⅰ	取一小段镁条，用砂纸擦去表面氧化膜，将其放入含有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液中，过滤	产生大量气泡和白色不溶物，溶液有浅红色变成红色
实验Ⅱ	将实验Ⅰ中收集到的气体点燃	能安静的燃烧，产生淡蓝色火焰	①气体成分为
实验Ⅲ	取实验Ⅰ中白色不溶物，洗涤，加入足量稀盐酸	②	白色不溶物中含有 MgCO₃
实验Ⅳ	③	产生白色沉淀	溶液中存在CO₃^2-

（3）定量实验：
称取实验I中所得干燥、纯净的白色不溶物14.2g，充分加热至不在产生气体为止，并使分解产生的气体全部通入如图装置中：
①实验测得装置A增重1.8g，装置B增重4.4g，则白色不溶物的化学式为

②装置C的作用为

，若移除装置C会导致

的值

（填“偏大”、“偏小”或“不变”
（4）探究原理
①请结合化学用语和化学平衡移动原理解释Mg与饱和NaHC0₃溶液反应产生大量气泡和白色不溶物的原因：

②25℃时，测得Mg与饱和NaHC0₃溶液反应所得混合体系的pH为10，则该体系中c（CO₃^2-）为（已知25℃时K_sp（MgCO₃）═6.8×10^-6，K_sp[Mg（OH）₂]═1.8×10^-11）

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

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盐酸反应产生二氧化碳，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）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，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；
②B中碱石灰可以吸收水以及二氧化碳，根据实验原理来回答判断；
（4）①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根据溶度积表达式K_sp=[Mg²⁺][CO₃^2-]、K_sp=[Mg²⁺][OH^-]²进行计算．

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：氢气；产生气泡沉淀全部溶解；取实验Ⅰ的澄清溶液，加入氯化钙溶液；
（3）①B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4.4g，设生成4.4g二氧化碳，需要碳酸镁的质量为X则：
MgCO₃═MgO+CO₂↑
84 44
X 4.4

4.4

，解得X=8.4g，所以含有氢氧化镁质量为：14.2g-8.4g=5.8g；
碳酸镁和氢氧化镁物质的量之比为：

8.4g

84g/mol

：

5.8g

58g/mol

=0.1：0.1=2：1，白色不溶物的化学式为MgCO₃?Mg（OH）₂，
故答案为：Mg₂（OH）₂CO₃；
②装置C的作用为防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置B引起实验误差，若移除装置C，则B的质量增加值会偏大，则会导致

的值偏大，故答案为：防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置B引起实验误差；偏大；
（4）①NaHCO₃溶液中存在平衡，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-、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^-、CO₃^2-的浓度均减小，促使上述两平衡均向右进行，
故答案为：NaHCO₃溶液中存在平衡，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-、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^-、CO₃^2-的浓度均减小，促使上述两平衡均向右进行；
②根据溶度积表达式K_sp=[Mg²⁺][OH^-]²得[Mg²⁺]=

1.8×10-11

10-8

=1.8×10^-3mol?L^-1，根据K_sp=[Mg²⁺][CO₃^2-]，故该体系中c（CO₃^2-）为

6.8×10-6

1.8×10-3

=3.8×10^-3mol?L^-1，故答案为：3.8×10^-3mol?L^-1．

点评：本题难度较大，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，题目难度较大．