Question

【题目】某学习小组探究 Mg 与 NaHCO3 溶液反应的机理，做了如下探究。

实验一：

	实验 A	实验 B
操作	在注射器中加入过量镁片（擦去表面氧化膜）， 吸入 15mL 饱和 NaHCO3 溶液。	在注射器中加入过量镁片（擦去表面 氧化膜），吸入 15mL 蒸馏水。
现象	有气体产生，20min 后注射器内壁和底部产生 大量白色沉淀	缓慢产生气体

（1）写出 B 中生成气体的化学方程式_____。

实验二：

（2）实验 A 产生的气体有_____。

实验三：分别取少量实验 A 和 B 的上层清液于两支试管中，各加入 2 滴 BaCl2 溶液，A 中立即产生白色沉淀，B 中无明显现象。

（3）实验三说明 Mg 与 NaHCO3 溶液反应产生了_____（填离子符号）。对 A 中白色固体的成分提出假设：

I．白色固体是 Mg(OH)2；II．白色固体是 MgCO3；III．白色固体是碱式碳酸镁。

实验四：

将 A 中白色沉淀过滤、洗涤后，取 0.1mol 加入 1mol/L 盐酸 800mL 恰好完全反应，产生标况下的 CO2 气体 6.72L。

（4）白色沉淀的主要成分为_____（写化学式）。

（5）综上所述，结合平衡移动原理解释实验 A 中产生现象的原因____________________________。

Answer 1

【答案】Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ CO2 CO32- Mg4(OH)2(CO3)3 在碳酸氢钠溶液中存在着电离平衡HCO3- H++ CO32-和水解平衡HCO3- + H2OH2CO3+OH-，Mg与H+反应生成Mg2+和H2促进了电离平衡正向移动，Mg2+和CO32-、OH-反应生成Mg4(OH)2(CO3)3沉淀，减少了CO32-、OH-的浓度，不仅促进了电离平衡正向移动，也促进了水解平衡正向移动，H2CO3的浓度增大并分解为CO2。

【解析】

该学习小组探究 Mg 与NaHCO3溶液反应的机理，根据产生的气体具有可燃性可知气体中有H2；根据产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊，可以确定其中有CO2；根据实验三可知反应后的溶液中有CO32-；根据定量实验的数据可以确定沉淀的化学式；根据平衡移动原理可说明该反应的机理。

(1)镁在常温下可以与水缓慢反应生成氢氧化镁和氢气，所以B 中生成气体的化学方程式为Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑。

(2)实验 A 产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊，说明A中产生的气体中还有CO2。

(3)分别取少量实验 A 和 B 的上层清液于两支试管中，各加入 2 滴BaCl2溶液，A 中立即产生白色沉淀，该沉淀可能为碳酸钡，说明 Mg 与NaHCO3溶液反应产生了CO32-。

(4)取 0.1mol 白色沉淀加入 1mol/L 盐酸 800mL 恰好完全反应，根据Cl-守恒可知n(MgCl2)=0.4mol；根据产生标况下的CO2气体 6.72L，可知CO2气体的物质的量为0.3mol，则n(CO32-)=0.3mol；根据电荷守恒可知，n(OH-)=0.2mol。因此，白色沉淀的主要成分为Mg4(OH)2(CO3)3。

(5)在碳酸氢钠溶液中存在着电离平衡HCO3- H++ CO32-和水解平衡HCO3- + H2OH2CO3+OH-。Mg与H+反应生成Mg2+和H2促进了电离平衡正向移动，Mg2+和CO32-、OH-反应生成Mg4(OH)2(CO3)3沉淀，减少了CO32-、OH-的浓度，不仅促进了电离平衡正向移动，也促进了水解平衡正向移动，H2CO3的浓度增大并分解为CO2。综上所述，实验 A 中产生现象的原因是：在碳酸氢钠溶液中存在着电离平衡HCO3- H++ CO32-和水解平衡HCO3- + H2OH2CO3+OH-，Mg与H+反应生成Mg2+和H2促进了电离平衡正向移动；Mg2+和CO32-、OH-反应生成Mg4(OH)2(CO3)3沉淀，减少了CO32-和OH-的浓度，不仅促进了电离平衡正向移动，也促进了水解平衡正向移动，H2CO3的浓度增大并分解为CO2。