Question

2．某學(xué)習(xí)小組探究Mg與NaHCO₃溶液反應(yīng)的機(jī)理，做了如下探究．
實(shí)驗(yàn)一：

	實(shí)驗(yàn)A	實(shí)驗(yàn)B
操作	在注射器中加入過(guò)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(guò)量鎂片（擦去表面氧化膜），吸入15mL蒸餾水．
現(xiàn)象	有氣體產(chǎn)生，20min后注射器內(nèi)壁和底部產(chǎn)生大量白色沉淀	緩慢產(chǎn)生氣體

（1）實(shí)驗(yàn)B的目的是與實(shí)驗(yàn)A做對(duì)照，排除水的干擾
（2）用化學(xué)用語(yǔ)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(yīng)方程式Mg+2H₂O=Mg（OH）₂+H₂↑
實(shí)驗(yàn)二：

（4）根據(jù)氧化還原規(guī)律，實(shí)驗(yàn)A和B產(chǎn)生的氣體中必然有H₂（填分子式）
實(shí)驗(yàn)三：
分別取少量實(shí)驗(yàn)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(chǎn)生白色沉淀，B中無(wú)明顯現(xiàn)象．
（5）實(shí)驗(yàn)三說(shuō)明Mg與NaHCO₃溶液反應(yīng)產(chǎn)生了CO₃^2-（填離子符號(hào)）．用平衡移動(dòng)原理解釋產(chǎn)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(yīng)，使c（H⁺）減少，平衡正移，產(chǎn)生CO₃^2-．
實(shí)驗(yàn)四：
對(duì)A中白色沉淀的成分，同學(xué)們提出了如下假設(shè)：
Ⅰ．Mg（OH）₂ Ⅱ．MgCO₃Ⅲ．堿式碳酸鎂
將A中白色沉淀過(guò)濾、洗滌后，取0.1mol加入1mol/L鹽酸800mL恰好完全反應(yīng)，產(chǎn)生標(biāo)況下的CO₂氣體6.72L．
（6）填寫上述假設(shè)．Mg（OH）₂、MgCO₃（填兩個(gè)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(yīng)的產(chǎn)物有Na₂CO₃、H₂、CO₂、Mg（OH）₂•3MgCO₃．（填寫化學(xué)式）

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)探究Mg與碳酸氫鈉的反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)A加入碳酸氫鈉水溶液，故為了排除其中水的干擾，設(shè)置實(shí)驗(yàn)B，加入等體積的水，與A對(duì)照；
（2）碳酸氫鈉為強(qiáng)電解質(zhì)，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(shí)驗(yàn)B知：Mg與水緩慢反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣；
（4）Mg反應(yīng)生成鎂離子，氧化還原反應(yīng)中，化合價(jià)有升有降，則降價(jià)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(yīng)，使c（H⁺）減少，平衡正移，產(chǎn)生CO₃^2-；滴BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀；
（6）根據(jù)物質(zhì)白色不溶物可能是Mg（OH）₂ 或MgCO₃或Mg（OH）₂ ，MgCO₃；
（7）根據(jù)生成的二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算出碳酸鎂的質(zhì)量，剩余的就是氫氧化鎂的質(zhì)量；
（8）根據(jù)分析、計(jì)算可知，鎂與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成Mg（OH）₂•2MgCO₃、碳酸鈉和氫氣，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答 解：（1）本實(shí)驗(yàn)探究Mg與碳酸氫鈉的反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)A加入碳酸氫鈉水溶液，故為了排除其中水的干擾，設(shè)置實(shí)驗(yàn)B，加入等體積的水，與A對(duì)照；
故答案為：與實(shí)驗(yàn)A做對(duì)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(yīng)方程式為：Mg+2H₂O=Mg（OH）₂+H₂↑；
故答案為：Mg+2H₂O=Mg（OH）₂+H₂↑；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)二的現(xiàn)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(yīng)生成鎂離子，化合價(jià)升高，則還應(yīng)有化合價(jià)降低的元素，為氫元素，降低到0價(jià)，生成氫氣，實(shí)驗(yàn)A和B產(chǎn)生的氣體中必然有氫氣；
故答案為：H₂；
（5）分別取少量實(shí)驗(yàn)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(chǎn)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(yīng)，使c（H⁺）減少，平衡正移，產(chǎn)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(yīng)，使c（H⁺）減少，平衡正移，產(chǎn)生CO₃^2-；
（6）根據(jù)物質(zhì)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(guò)濾、洗滌后，取0.1mol加入1mol/L鹽酸800mL恰好完全反應(yīng)，n（H⁺）=0.8mol，產(chǎn)生標(biāo)況下的CO₂氣體6.72L，物質(zhì)的量為：6.72L÷22.4L/mol=0.3mol，說(shuō)明沉淀中有碳酸根離子0.3mol，0.3mol二氧化碳的生成需要?dú)潆x子0.6mol，則剩余0.2mol的氫離子的消耗應(yīng)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(jù)以上分析可知，鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成Mg（OH）₂•3MgCO₃沉淀、CO₂、Na₂CO₃和H₂；
故答案為：Na₂CO₃、H₂、CO₂、Mg（OH）₂•3MgCO₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鎂與碳酸氫鈉的反應(yīng)，涉及鹽類的水解，物質(zhì)的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，物質(zhì)組成的推斷等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重于對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析和，要求學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的掌握要扎實(shí)，同時(shí)靈活分析，題目難度較大．