问题 实验题

某研究性学习小组做实验时偶然发现,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、定性实验

(1)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做出如下猜测:

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中是否含有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的白色不溶物的成分,进行以下定实验,装置如图所示:

称取干燥、纯净的白色不溶物 7.36 g,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增重0.72g,装置B增重2.64 g。白色不溶物的化学式为                

(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:H2OH+ + OH、HCO3H+ +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:                                     

答案

(1)氢气(或H2)(2分)

(2)Mg(OH)2(2分)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。(2分)

(4)2Mg(OH)2•3MgCO3或Mg5(OH)4(CO3)3 (2分)     

(5)5Mg+6NaHCO3+4H2O= 2Mg(OH)2• 3MgCO3↓+3Na2CO3+5H2↑(2分)

(6)Mg和H+反应生成H2和Mg2+,Mg2+跟OH、CO32结合生成沉淀,则H+、OH、CO32的浓度均降低,上述平衡均向右移动。所以Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气体和白色不溶物。(3分)

题目分析:(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可分析出是氢气。

(2)根据元素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,故猜测1为Mg(OH)2;根据碳酸盐的性质,能与强酸反应生成CO2气体,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。

(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,设含MgCO3的质量为x,则:

MgCO3+2HCl═MgCl2+H2O+CO2

84          44

X          2.64g

可得:84:44=x:2.64g,解得x=5.04g,所以含Mg(OH)2的质量为:7.36g—5.04g=2.32g,Mg(OH)2与MgCO3的物质的量之比为:2.32g÷58g/mol:(5.04g÷84g/mol)=0.4mol:0.6mol=2:3,所以白色不溶物的化学式为:2Mg(OH)2•3MgCO3或Mg5(OH)4(CO3)3

(5)根据上述探究实验可知,镁与饱和碳酸氢钠溶液反应,生成了2Mg(OH)2•3MgCO3和H2,根据元素守,恒,还会生成Na2CO3,所以化学方程式为:5Mg+6NaHCO3+4H2O = 2Mg(OH)2• 3MgCO3↓+3Na2CO3+5H2↑。

(6)NaHCO3溶液中存在如下电离平衡:H2OH+ + OH、HCO3H+ +CO32,镁是活泼金属,能与H+反应,生成Mg2+和H2,Mg2+能与OH‾结合成Mg(OH)2沉淀,Mg2+还能与CO32‾结合成MgCO3沉淀,H+、OH、CO32的浓度均降低,上述平衡均向右移动。所以Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气体和白色不溶物。

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