资料显示:镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。某同学设计了如下实验方案并验证产物、探究反应原理。
(1)提出假设
实验I:用砂纸擦去镁条表面氧化膜,将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中,迅速反应,产生大量气泡和白色不溶物,溶液由浅红变红。
该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:白色不溶物可能是碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2]。
(2)设计定性实验确定产物并验证猜测:
实验序号 | 实验 | 实验现象 | 结论 |
实验Ⅱ | 将实验I中收集到的气体点燃 | 能安静燃烧、产生淡蓝色火焰 | 气体成分为______ |
实验Ⅲ | 取实验I中的白色不溶物,洗涤,加入足量 | | 白色不溶物可能含有MgCO3 |
实验Ⅳ | 取实验I中的澄清液,向其中加入少量CaCl2稀溶液 | 产生白色沉淀 | 溶液中存在 ④ 离子 |
称取实验Ⅰ中所得干燥、纯净的白色不溶物22.6 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。实验前后装置A增重1.8 g,装置B增重8.8 g,试确定白色不溶物的化学式 。
(4)请结合化学用语和化学平衡移动原理解释Mg和NaHCO3溶液反应产生大量气泡的原因_________。
(共9分)
(1)猜测1:Mg(OH)2(1分)
(2)①氢气 ;②稀盐酸(合理均可);
③产生气泡,沉淀全部溶解 ;④CO2- 3(各1分)
(3) 2MgCO3·Mg(OH)2 或 Mg(OH)2·2MgCO3 或 Mg3(OH)2(CO3)2
(4)NaHCO3溶液中存在如下平衡:HCO- 3H+ +CO2- 3、H2OH++OH-;Mg和H+反应生成H2和Mg2+,Mg2+跟OH-、CO32-生成难溶物Mg(OH)2·2MgCO3,则H+、OH-、CO2- 3的浓度均降低,促使上述两平衡均向右移动。故Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气体H2。
题目分析:
(1)由题可知猜测为Mg(OH)2
(2)①镁与水反应生成氢气。②检测碳酸盐一般加入盐酸。③看是否有二氧化碳生成。④溶液中有CO32-与Ca2+生成白色沉淀。
(3)根据题意可得关系式Mg(OH)2~H2O,MgCO3~CO2,n(H2O)=1.8g/18g/mol=0.1mol,n(CO2)=8.8g/44g/mol=0.2mol,可知为2MgCO3·Mg(OH)2 或 Mg(OH)2·2MgCO3 或Mg3(OH)2(CO3)2 。
(4)NaHCO3溶液中存在如下平衡:HCO- 3H+ +CO2- 3、H2OH++OH-;Mg和H+反应生成H2和Mg2+,Mg2+跟OH-、CO32-生成难溶物Mg(OH)2·2MgCO3,则H+、OH-、CO2- 3的浓度均降低,促使上述两平衡均向右移动。故Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气体H2。