Question

2．某學習小組探究Mg與NaHCO₃溶液反應的機理，做了如下探究．
實驗一：

	實驗A	實驗B
操作	在注射器中加入過量鎂片（擦去表面氧化膜），吸入15mL飽和NaHCO3溶液．	在注射器中加入過量鎂片（擦去表面氧化膜），吸入15mL蒸餾水．
現象	有氣體產生，20min后注射器內壁和底部產生大量白色沉淀	緩慢產生氣體

（1）實驗B的目的是與實驗A做對照，排除水的干擾
（2）用化學用語表示NaHCO₃溶于水所發(fā)生的所有變化NaHCO₃=Na⁺+HCO₃^-、HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-．
（3）寫出Mg與H₂O反應方程式Mg+2H₂O=Mg（OH）₂+H₂↑
實驗二：

（4）根據氧化還原規(guī)律，實驗A和B產生的氣體中必然有H₂（填分子式）
實驗三：
分別取少量實驗A和B的上層清液于兩支試管中，各加入2滴BaCl₂溶液，A中立即產生白色沉淀，B中無明顯現象．
（5）實驗三說明Mg與NaHCO₃溶液反應產生了CO₃^2-（填離子符號）．用平衡移動原理解釋產生該離子的原因：溶液中存在平衡HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，加入鎂與H⁺反應，使c（H⁺）減少，平衡正移，產生CO₃^2-．
實驗四：
對A中白色沉淀的成分，同學們提出了如下假設：
Ⅰ．Mg（OH）₂ Ⅱ．MgCO₃Ⅲ．堿式碳酸鎂
將A中白色沉淀過濾、洗滌后，取0.1mol加入1mol/L鹽酸800mL恰好完全反應，產生標況下的CO₂氣體6.72L．
（6）填寫上述假設．Mg（OH）₂、MgCO₃（填兩個既得分）
（7）白色沉淀的主要成分為Mg（OH）₂ •3MgCO₃．
（8）綜上所述，Mg與NaHCO₃溶液反應的產物有Na₂CO₃、H₂、CO₂、Mg（OH）₂•3MgCO₃．（填寫化學式）

Answer 1

分析 （1）本實驗探究Mg與碳酸氫鈉的反應，實驗A加入碳酸氫鈉水溶液，故為了排除其中水的干擾，設置實驗B，加入等體積的水，與A對照；
（2）碳酸氫鈉為強電解質，溶于水電離出碳酸氫根離子與鈉離子，碳酸氫根離子在水中電離和水解；
（3）由實驗B知：Mg與水緩慢反應生成氫氧化鎂和氫氣；
（4）Mg反應生成鎂離子，氧化還原反應中，化合價有升有降，則降價的是氫元素，生成氫氣；
（5）溶液中存在平衡HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，加入鎂與H⁺反應，使c（H⁺）減少，平衡正移，產生CO₃^2-；滴BaCl₂溶液，產生白色沉淀；
（6）根據物質白色不溶物可能是Mg（OH）₂ 或MgCO₃或Mg（OH）₂ ，MgCO₃；
（7）根據生成的二氧化碳的質量計算出碳酸鎂的質量，剩余的就是氫氧化鎂的質量；
（8）根據分析、計算可知，鎂與碳酸氫鈉溶液反應生成Mg（OH）₂•2MgCO₃、碳酸鈉和氫氣，據此寫出反應的化學方程式．

解答 解：（1）本實驗探究Mg與碳酸氫鈉的反應，實驗A加入碳酸氫鈉水溶液，故為了排除其中水的干擾，設置實驗B，加入等體積的水，與A對照；
故答案為：與實驗A做對照，排除水的干擾；
（2）NaHCO₃溶于水所發(fā)生的變化有：電離：NaHCO₃=Na⁺+HCO₃^-，碳酸氫根離子為碳酸的酸根離子，繼續(xù)電離和水解：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
故答案為：NaHCO₃=Na⁺+HCO₃^-；HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（3）Mg與H₂O反應方程式為：Mg+2H₂O=Mg（OH）₂+H₂↑；
故答案為：Mg+2H₂O=Mg（OH）₂+H₂↑；
（4）根據實驗二的現象，A中生成的氣體有氫氣，二氧化碳，B中的氣體為氫氣，Mg參與反應生成鎂離子，化合價升高，則還應有化合價降低的元素，為氫元素，降低到0價，生成氫氣，實驗A和B產生的氣體中必然有氫氣；
故答案為：H₂；
（5）分別取少量實驗A和B的上層清液于兩支試管中，各加入2滴BaCl₂溶液，A中立即產生白色沉淀，該沉淀為碳酸鋇，故含有CO₃^2-，原因是：溶液中存在平衡HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，加入鎂與H⁺反應，使c（H⁺）減少，平衡正移，產生CO₃^2-；
故答案為：CO₃^2-；溶液中存在平衡HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，加入鎂與H⁺反應，使c（H⁺）減少，平衡正移，產生CO₃^2-；
（6）根據物質白色不溶物可能是Mg（OH）₂ 或MgCO₃或Mg（OH）₂ •MgCO₃；
故答案為：Mg（OH）₂ 或MgCO₃或堿式碳酸鎂；
（7）將A中白色沉淀過濾、洗滌后，取0.1mol加入1mol/L鹽酸800mL恰好完全反應，n（H⁺）=0.8mol，產生標況下的CO₂氣體6.72L，物質的量為：6.72L÷22.4L/mol=0.3mol，說明沉淀中有碳酸根離子0.3mol，0.3mol二氧化碳的生成需要氫離子0.6mol，則剩余0.2mol的氫離子的消耗應為氫氧化鎂，含有的氫氧根離子為0.1mol，故沉淀為Mg（OH）₂ •3MgCO₃；
故答案為：Mg（OH）₂ •3MgCO₃；
（8）根據以上分析可知，鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應生成Mg（OH）₂•3MgCO₃沉淀、CO₂、Na₂CO₃和H₂；
故答案為：Na₂CO₃、H₂、CO₂、Mg（OH）₂•3MgCO₃．

點評 本題考查了鎂與碳酸氫鈉的反應，涉及鹽類的水解，物質的性質，實驗現象，物質組成的推斷等知識點，側重于對實驗的分析和，要求學生基礎知識的掌握要扎實，同時靈活分析，題目難度較大．